跌落ansys仿真的案例
Ansys LS-Dyna結構沖擊跌落仿真應用培訓
視頻簡介
電子產品、電動工具以及包裝類產品在實際使用過程中會存在意外跌落風險，跌落后產品功能是否正常、產品外觀是否損壞嚴重、內部連接是否失效等等這些都給設計提出了重大挑戰，采用有限元分析對該工況進行仿真已成為工程師快速了解產品性能和洞悉產品失效機理的常用方法。
本課程主要介紹采用顯式動力學分析軟件Ansys LS-Dyna對產品跌落進行仿真的基本流程以及仿真中需要注意的一些要點。
AnsysWB-手機跌落瞬態仿真 ￥10
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現場公開課 | Ansys LS-Dyna結構沖擊跌落仿真應用培訓
電子產品、電動工具以及包裝類產品在實際使用過程中會存在意外跌落風險，跌落后產品功能是否正常、產品外觀是否損壞嚴重、內部連接是否失效等等這些都給設計提出了重大挑戰，采用有限元分析對該工況進行仿真已成為工程師快速了解產品性能和洞悉產品失效機理的常用方法。
本課程主要介紹采用顯式動力學分析軟件Ansys LS-Dyna對產品跌落進行仿真的基本流程以及仿真中需要注意的一些要點。
01、培訓目標
1.掌握如何使用Ansys LS-Dyna軟件對產品沖擊/跌落工況進行仿真分析;
2.理解LS-Dyna關鍵字并對關鍵字進行編輯；
3.學習Ansys Workbench環境對LS-Dyna進行前處理以及LS-Prepost對LS-Dyna進行后處理。
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視頻簡介
電子產品、電動工具以及包裝類產品在實際使用過程中會存在意外跌落風險，跌落后產品功能是否正常、產品外觀是否損壞嚴重、內部連接是否失效等等這些都給設計提出了重大挑戰，采用有限元分析對該工況進行仿真已成為工程師快速了解產品性能和洞悉產品失效機理的常用方法。
本課程主要介紹采用顯式動力學分析軟件Ansys LS-Dyna對產品跌落進行仿真的基本流程以及仿真中需要注意的一些要點。
玻璃杯跌落仿真與車載導航屏碰撞仿真關系的研究 ￥10
一、概述
在分析求解某模型碰撞/跌落過程產生的作用力時（接觸力），由于力的作用時間很短且與實際作用時間有關，會首先考慮采用顯示動力學求解。
其中，顯示動力學的動力平衡方程為
（t）表示某時刻t對應的數值。P為外力，I為單元內力。
u為位移，u'為速度，u”為加速度。
在顯示動力學中，對加速度在時間上進行積分采用中心差分方法，在計算速度的變化時假定加速度為常數。應用這個速度的變化值加上前一個增量步中點的速度來確定當前增量步中點的速度：
速度對時間的積分并加上在增量步開始時的位移以確定增量步結束時的位移：
這樣，在增量步開始時提供了滿足動力學平衡條件的加速度。得到了加速度，在時間上“顯式地”前推速度和位移。
材料應力應變本構關系
而應變為應變速率對時間的積分
結合上面的方程，對有限元模型進行積分求解，可以得到外部作用力P，也就是碰撞時的接觸力。其中，內力I由分析模型材料的強度和網格單元決定，設定的初始速度和分析作用時間作為分析的已知條件。
下面就以玻璃杯跌落仿真分析的實例，引申出車載導航屏的碰撞分析，分析采用Abaqus顯示動力學求解器。
二、玻璃杯的跌落仿真
上圖為玻璃跌落仿真結果動態圖，分析前需要計算出碰撞時的初始速度來省略在空中的跌落過程，以便縮短分析時間，其次在模型中添加重力加速度。
而分析模型為了得到玻璃破碎的過程，需要對以下幾點進行設置：
1、 材料的脆性斷裂設置
創建脆性材料玻璃，包括彈性模量密度等，主要是創建Brittle Cracking。（具體參數設置與說明見附件教程）
2、Field Output里設置狀態輸出
3、單元設置
殼單元的類型最好選擇三角形單元，這樣裂紋會更隨機符合實際情況。如果是3D模型，則采用四面體單元。
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LS-DYNA | 跌落仿真
水瓶跌落-SPH仿真
水瓶跌落-SPH仿真，項目合作與交流：513484528@qq.com
主要關鍵字
Altair SimLab顯著提升電子產品跌落仿真效率
近年來，數值仿真已越來越多應用在消費電子和高科技行業，在產品設計中合理使用數值仿真是提升研發效率的有效途徑[1]。而電子產品整機跌落仿真是其中一種常見的仿真類型。
通過跌落仿真，可以在設計早期查看結構的變形和損傷，以趕在開模之前對結構進行合理的優化：
跌落前后結構對比
跌落仿真與實驗結果對比
跌落仿真設置過程-仿真工程師曾經的“痛苦源泉”
然而整機跌落仿真設置本身卻曾經是仿真工程師的“痛苦源泉”——由于需要考慮整機所有部件（除了小部分簡化）的結構和材料，通常模型十分復雜，對仿真工程師來說，是最不愿意面對的仿真任務：
這其中，需要耗費大量的仿真工程師幾何清理和網格調整的時間，很多時候還需要和結構設計工程師進行反復的幾何調整溝通。而網格劃分的質量不僅會直接影響計算時間，更讓人崩潰的是，很可能因為某個網格的質量較差，在計算過半，已經花費了大量等待時間后，會忽然出現因為網格畸變而 abort 的結果，并且網格的調試也沒有明確的方法，只能不斷耗費大量的計算時間以期待獲得好的結果。
在一些比較標準的部件上，還可能通過經驗的積累，形成通用的網格模版，然而消費類電子產品迭代快，外形和整體設計的變化都很大，很難形成比較通用的模版，并且往往有很多小特征，例如拔模角，小臺階，熱鉚柱，小縫隙等等，給模型簡化和網格劃分都帶來很大的困難。
但另一方面，例如耳機等消費類電子產品通常并不要求劃分六面體網格，因為這的確很難做到，只需要劃分高質量的四面體單元即可，因此 SimLab 提供的方便易用的幾何簡化功能，和高效的四面體網格劃分技術十分適用。
SimLab - 方便易用的簡化功能
SimLab 提供了快速的幾何簡化功能，這使得仿真工程師可以自行快速批量處理小圓角，小臺階以及簡化電子元器件和螺紋等。
展開 電路板或芯片的小球跌落仿真模擬
因此，使用ANSYS仿真來對小球跌落進行模擬，是非常有意義的。
本文簡要介紹小球跌落試驗模擬所用的模塊和使用流程，希望對大家有幫助。
一、使用ANSYS Explicit模塊進行分析；
二、創建結構模型，包括PCB基板，芯片，以及塑封料。模型的建立過程略去；
三、確定部件材料，因為是示例，所以從ANSYS材料庫中選了EPOXY，Silicon，FR-4等材料參數。
四、確定接觸屬性，選擇Frictionless；
五、網格設置；
六、小球跌落速度設置為1m/s；
七、約束條件的設置，設置為底部固定約束，如果更進一步模擬實際情況，還需根據實際實驗來修改；
八、計算過程中的設置，設定終止時間為0.00015s，根據計算需求和計算能力，也可更改；
九、計算并查看芯片的應力的結果，因為重點在于芯片是否會被小球跌落損壞。
Die_ball_drop.avi
十、由下圖看出，小球底部的芯片區域，應力是最大的。由于設置的計算時間比較短，速度也比較低，因此應力并不大。
通過以上計算，可以調整不同的材料參數，以及更細化一些的疊層結構設計來優化落球的結果。從而對芯片封裝結構的設計起到非常重要的指導作用。
以上僅為示例，還希望各位專家同行多多指點。
展開 手機跌落測試的仿真分析
電子產品不可避免的會經受跌落帶來的撞擊情況，特別是從手中或者桌上掉下來產生的撞擊。能否經受這種撞擊對于設計一個成功的產品很關鍵。
要評估一個電子產品受到撞擊載荷時的響應，需要結合實驗測試和仿真分析。與物理實驗相比，仿真分析有著明顯的優勢：在設計過程中，任意階段都可以進行模擬，同時成本低，能夠提供詳細的結果和模型上任意點的信息（應力、應變、加速度等等）。手機是我們工作和生活中經常使用的電子設備，下面我們將為大家分享一個手機跌落仿真分析的案例。
分析背景：
手機從 1.5 米處自由跌落到大理石地板。
LS-DYNA煙灰缸跌落仿真 ￥9.99
煙灰缸跌落問題是比較典型的材料非線性問題，本案例模擬玻璃煙灰缸從近一米的高度跌落損傷。
1、工況設置
煙灰缸網格采用六面體網格，為了減少計算量，網格大小為1.5mm；煙灰缸材料為玻璃，模型為*MAT110 JH2本構模型；初始條件為5m/s的Z負向初速度，和重力。地面為剛性墻。
2、仿真結果
如想獲得更為精確的仿真結果，有時間精力的同學可以細化網格，優化失效應變，或者采用有限元和光滑粒子耦合的方法模擬。
Simcenter 3D筆記本電腦跌落仿真
01
筆記本電腦跌落仿真的必要性
家電產品都是需要進行通過一系列的運輸才能到達用戶手中，由于搬運，跌落等原因每年有上萬臺機器需返修，企業由此產生的損失達數千萬人民幣。筆記本電腦在研發階段也需要進行跌落測試，保證產品的質量。但是這些破壞性試驗，必須在產品試制成功后進行，耗費的時間和物力財力巨大。另外，我們在產品的實際跌落測試中，只能獲得有限數據信息，無法獲得空間和時間的連續結果，很難檢測到產品內部的沖擊特性，很難觀測到整個物理樣機試驗變化過程。
圖1
數字化樣機的仿真技術為跌落、碰撞研究提供了更為有效的方法，在產品的設計階段即可實施。利用計算機模擬技術，針對產品的跌落過程進行合理的有限元仿真分析，可以了解跌落過程內部結構的變化以及跌落的機理，提高產品的抗跌落、抗沖擊能力。同時可以優化結構設計，降低結構成本，減少實物樣機的數量。
02
Simcenter 3D跌落分析方案
筆記本電腦的跌落是在極短的時間內，受到劇烈碰撞動態載荷而產生的非線性的復雜動態響應，這個屬于瞬態動力學過程。瞬態動力學是一門用于計算載荷隨時間變化的結構動力學，結構的速度、加速度、位移和力都可以隨時間變化。Simcenter 3D具有優秀的瞬態動力學分析能力，本文就是介紹使用Simcenter 3D瞬態動力學進行筆記本電腦角跌落的分析過程。
首先，我們需要定義實際筆記本電腦的跌落工況（如圖2）。根據企業標準，該筆記本電腦從450mm的高處跌落到地面上，角部落地。
展開 模擬跌落碰撞實例的仿真應用
模擬實際應用中的跌落碰撞案例，對實際情況進行簡化，分析殼體變形和應力分布情況，預測整機或設備的可靠性.
模擬分析某種產品的殼體在跌落與地面碰撞過程中變形和應力分布，假設產品從1m高度處自由落下，在碰撞瞬間速度約為4.22m/s，根據實際情況首先建立模型，模型包括殼體和地面，地面以一平板代替，平板下表面固定約束，材質為混凝土，殼體為鋁合金外殼，設置邊界條件時，外殼還需加載重力加速度，設置計算時間為1s，查看殼體的變形和等效應力分布。
計算使用ANSYS Workbench 19.0軟件，從ACT中加載LS-Dyna模塊，依次導入模型，設置材料，加載邊界條件，設置要查看的結果，計算機硬件CPU Intel i75代，多線程物理內核6個，內存8G，固態硬盤，計算時間7h49min，k文件見附件。
請各位老師提出寶貴指導意見，謝謝！
input.k
展開 揚聲器跌落仿真實驗
01
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顯式動力學
跌落/沖擊/碰撞都屬于高度非線性。常見應用在手機行業跌落失效分析，汽車行業碰撞失效分析，和軍工行業子彈穿甲效果分析等。對于揚聲器來說，可以對應用在音箱、揚聲器單裸跌，帶包裝跌落試驗的仿真上。需要采用顯式動力學算法。
a. Solidworks。自帶一個簡單的跌落仿真模塊，計算非常快。不清楚結果是否可信。
b. Comsol。 無顯式算法。
c. Ansys。自帶AutoDYN（目前在Ansys workbench 界面下名稱是Explicit Dynamics），也購買了LS-DYNA的求解器。
d.ABAQUS。說起結構非線性分析，不得不提ABAQUS。 顯式分析和隱式分析可以無縫銜接，相互傳遞數據。
之前一個案例用ANSYS不同求解器對比過。AutoDYN和LS-DYNA采用顯式算法，結果接近。瞬態的默認隱式算法和上述兩種結果差異較大。
02
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揚聲器單元裸跌
顯式動力學算法可以認為不存在收斂問題。唯一需要注意的是時間步要足夠小，以減少計算誤差。
為簡化模型，僅取盆架一半，磁路重量通過一個集中的負載添加到盆架底部。
動態演示盆架形狀和應力的變化，以及跌落碰撞的力傳導過程
03
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單元帶音箱前面板跌落
事實上，更合理的模型應該是揚聲器盆架+磁路+音箱進行整體跌落仿真，才更符合實際的使用狀況。當然這計算量會相當大。
這個單元帶音箱前面板跌落的模型在配置還不錯的工作站上計算了將近24個小時。因為分析時間步要很非常小，比如10^(-8)s之類的。這是顯式動力學算法特性決定的。
展開 Abaqus import預應力跌落仿真測試
導讀
跌落測試除了單次跌落外，根據不同的標準需求，還有多次跌落或者預應力跌落，上次我們進行了單次跌落在Abaqus中的實現過程，今天我們使用Abaqus Import功能，進行卡扣的預應力跌落。
首先進行卡扣的裝配仿真，在step模塊中開啟重啟動功能，如下：
分析結果如下：
新建分析模塊導入結果文件作為跌落測試的零件，如下：
設置導入為變形后模型，注意，把“-1”刪除，如下：
確保導入后模型名字如下：
其余操作請參考眼鏡跌落測試部分，進入load模塊，設置預定義場，如下：
提交計算，查看跌落后應力如下：
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