物體跌落ansys分析
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-03-07
物體跌落ansys分析的視頻教程
物體跌落ansys分析的實例教程
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學(xué)習(xí)電路板的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)電路板跌落非線性接觸相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)電路板跌落顯示動力學(xué)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)電路板跌落顯示動力學(xué)分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 電路板跌落顯示動力學(xué)分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
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展開 課題組以某型號的植保無人機起落架為研究對象，通過有限元軟件ANSYS對起落架在滿載工況下進(jìn)行靜力分析，驗證了鎂合金作為起落架制作材料的基本可行性。并對其不同載荷和跌落速度進(jìn)行跌落仿真分析，進(jìn)一步驗證了其作為起落架制作材料的可行性[5,6]。
1 無人機起落架的模型建立
1.1 起落架結(jié)構(gòu)分析
某小型植保無人機滿載質(zhì)量為33 kg，降落時允許最大下沉速度為3 m/s，起落架要有足夠的強度滿足此要求。選擇的材料為稀土鎂合金，材料參數(shù)如表1所示。
表1 材料及參數(shù)
1.2 網(wǎng)格的劃分
網(wǎng)格劃分屬于有限元分析前處理階段中的必不可少的一環(huán)，并且也是十分重要的一個階段，比如網(wǎng)格尺寸大小的確定對計算的精度影響較大。本研究采用四面體主導(dǎo)的方法進(jìn)行網(wǎng)格劃分，單元尺寸為3mm，網(wǎng)格節(jié)點數(shù)為115 995，單元格數(shù)量為60 211，模型網(wǎng)格劃分圖如圖1所示。
圖1 網(wǎng)格劃分圖
2 起落架跌落仿真
網(wǎng)格劃分和部分設(shè)置與上文一致，在UG中新建一個平面為地面，在材料屬性中定義地面為混凝土，定義剛度行為為剛性。
本文選用ANSYS/LS-DYNA模塊作為此次仿真的模擬平臺，此平臺結(jié)合了ANSYS的強大前后處理功能和LS-DYNA求解器的強大分析能力[7],L S-D Y N A通過瞬態(tài)動力學(xué)分析結(jié)構(gòu)動力學(xué)響應(yīng)，ANSYS/LS-DYNA顯示時間積分采用中心差分法，即n個時間步結(jié)束后加速度的計算和LS-DYNA中的時間步長計算分別為：
式中，M為質(zhì)量矩陣；P為第n個時間步內(nèi)所施加的節(jié)點外力向量；Fint為tn時刻的內(nèi)力矢量；te為最小時間步長；Ls為單元特征長度；c為沖擊波在材料中的傳遞速度[8]。
展開 【論文摘要】采用ANSYS/LS-DYNA的結(jié)構(gòu)動力分析功能，對21英寸彩色電視機連帶外包裝的跌落過程進(jìn)行模擬，得到結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)動力響應(yīng)。清晰展示了不同部件的應(yīng)力、變形隨時間的變化，給出泡末的吸能率及玻殼的加速度曲線等重要參數(shù)。結(jié)果表明電視機前殼底部及內(nèi)部支撐塑性應(yīng)變較大，為損傷及破壞的危險區(qū)域，應(yīng)采取加強措施。同時，此模型中采用的網(wǎng)格劃分、聯(lián)接及接觸定義、求解控制等方法可用于其它型號的電視跌落分析。
電視機在行業(yè)規(guī)定的跌落測試或運輸、裝卸及使用過程中結(jié)構(gòu)可能發(fā)生破壞。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，傳統(tǒng)的跌落實驗越來越多地由計算機模擬技術(shù)完成，極大提高了企業(yè)研發(fā)能力和產(chǎn)品競爭力。在我國，電視產(chǎn)業(yè)的發(fā)展極具規(guī)模，采用高技術(shù)是必然趨勢。
此計算工作是模擬21英寸電視整機連帶外包裝在跌落過程中結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)，將不同部件（或結(jié)構(gòu)、聯(lián)接等）在不同時刻的變形、受力狀態(tài)、破壞機理清晰展示，給設(shè)計工程師提供結(jié)構(gòu)改進(jìn)及包裝設(shè)計的理論依據(jù)。在用ANSYS/LS-DYNA對彩色電視機進(jìn)行抗跌落性能分析中，幾何模型包括整機各個部件，即前殼、后殼、玻殼、喇叭、喇叭支架、PCB板及外包裝（上下泡末、紙箱）等。如圖1所示。
圖1 電視機模型
LS -DYNA的計算結(jié)果及后處理可提供整體結(jié)構(gòu)或任何一點的動態(tài)響應(yīng)。例如整體對地面的沖擊力、整體能量變化、泡末對能量的吸收、整個結(jié)構(gòu)的受力變化等；一點的信息包括某位置的應(yīng)力、變形隨時間的變化或玻殼質(zhì)心的加速度響應(yīng)等。除此之外，還可給出各個接觸界面的接觸能、接觸力的隨時間變化曲線等。
展開 通過仿真，分析該PCB板在以與地面成某一角度時跌落過程中，是否會出現(xiàn)散熱片與CPU脫離。
采用ANSYS18.2 Explicit STR顯式動力學(xué)分析模塊，對PCB板跌落過程進(jìn)行仿真。
基于ANSYS workbench-Explicit Dynamics模塊電路板跌落顯示動力學(xué)分析簡例
本實例為顯示動力學(xué)分析簡化實例，與實際工程項目相差甚遠(yuǎn)，請不要直接用于工程應(yīng)用以及論文撰寫，僅僅以此方法介紹ANSYS workbench-Explicit Dynamics的一個跌落分析的應(yīng)用。
轉(zhuǎn)載請注明出處以及作者：CAE夢想很偉大
本實例為某簡易電路板結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在對其進(jìn)行跌落分析。對焊點和接觸建立失效準(zhǔn)則，模擬跌落過程中焊點和接觸失效。
1.分析模塊定義：
2.材料屬性定義：
選擇【Explicit Materials】材料庫中的CONC-35MPA；選擇【General Non-linear Materials】材料庫中的Aluminum Alloy NL；創(chuàng)建自定義材料PCB，材料屬性設(shè)置項如圖所示。
3.創(chuàng)建幾何：
4.建立綁定接觸對、焊點以及Body Interactions：
其中綁定接觸和焊點需要建立正應(yīng)力和剪切應(yīng)力極限用于失效分析。
5.求解設(shè)置：
分析時間0.005s
設(shè)置初始速度-5m/s
地面剛性全約束
6.結(jié)果后處理
可以看出PowerConnector20以及powerdiss.123都已經(jīng)脫離PCB，焊點以及接觸均已失效，本例結(jié)束。
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1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、學(xué)習(xí)電路板的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)電路板跌落非線性接觸相關(guān)的接觸設(shè)置
3、學(xué)習(xí)電路板跌落顯示動力學(xué)分析步的建立
4、學(xué)習(xí)電路板跌落顯示動力學(xué)分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS
摘 要：【目的】鋁合金起落架在使用過程中，由于其具有質(zhì)量高的特點會給無人機帶來很多不必要的動能損耗。【方法】課題組以某型號的植保無人機為研究對象，通過制作材料的平替和優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，使其達(dá)到使用要求。對無人機起落架進(jìn)行UG設(shè)計建模以及ANSYS有限元分析，得到起落架對應(yīng)的應(yīng)力云圖和變形云圖。材料平替過程中，質(zhì)量由鋁合金的0.86kg下降到了稀土鎂合金的0.68 kg，質(zhì)量降低0.18 kg。【
本教程使用為某PCB主板，上面承載這CPU與散熱片以及一些內(nèi)存芯片，材料參數(shù)已知。CPU與散熱片通過膠粘，已知該種膠的臨界應(yīng)力極限值。通過仿真，分析該PCB板在以與地面成某一角度時跌落過程中，是否會出現(xiàn)散熱片與CPU脫離。
采用ANSYS18.2 Explicit STR顯式動力學(xué)分析模塊，對PCB板跌落過程進(jìn)行仿真。
基于ANSYS workbench-Explicit Dynamics模塊電路板跌落顯示動力學(xué)分析簡例
本實例為顯示動力學(xué)分析簡化實例，與實際工程項目相差甚遠(yuǎn)，請不要直接用于工程應(yīng)用以及論文撰寫，僅僅以此方法介紹ANSYS workbench-Explicit Dynamics的一個跌落分析的應(yīng)用。
轉(zhuǎn)載請注明出處以及作者：CAE夢想很偉大
本實例為某簡易電路板結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在對其進(jìn)行跌落分析
【論文摘要】采用ANSYS/LS-DYNA的結(jié)構(gòu)動力分析功能，對21英寸彩色電視機連帶外包裝的跌落過程進(jìn)行模擬，得到結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)動力響應(yīng)。清晰展示了不同部件的應(yīng)力、變形隨時間的變化，給出泡末的吸能率及玻殼的加速度曲線等重要參數(shù)。結(jié)果表明電視機前殼底部及內(nèi)部支撐塑性應(yīng)變較大，為損傷及破壞的危險區(qū)域，應(yīng)采取加強措施。同時，此模型中采用的網(wǎng)格劃分、聯(lián)接及接觸定義、求解控制等方法可用于其它型號的電視跌落分析
