低速沖擊分析的案例
設(shè)計仿真 | 復(fù)合材料微型無人機著陸過程中的低速沖擊分析
土耳其航空航天工業(yè)/中東技術(shù)大學(xué)在這項研究中，通過使用 MSC Dytran 的顯式有限元分析，研究了無人駕駛微型飛行器對土壤和剛性地面的低速沖擊的腹部著陸。
MSC Dytran
簡 介
在這項研究中，通過使用 MSC Dytran 的顯式有限元分析，研究了無人駕駛微型飛行器對土壤和剛性地面的低速沖擊的腹部著陸。微型無人機在其腹部降落在礫石、瀝青、水泥、草地和硬土上時，由于陣風等人無法控制的原因，在著陸過程中可能會受到低速沖擊。因此，該研究的主要目的是研究低速沖擊載荷對飛行器結(jié)構(gòu)的影響，并為設(shè)計過程做出貢獻。分別針對機身和機身-機翼組合有無內(nèi)部加強件進行了微型無人機的低速沖擊分析，并檢查了向分析模型添加不同子結(jié)構(gòu)的效果。通過顯式有限元分析，確定了實際飛行試驗中機身與后尾梁之間因硬著陸而經(jīng)常出現(xiàn)的、事先無法預(yù)測的損傷區(qū)。通過顯式有限元分析確定特定失效區(qū)域為改進設(shè)計提供了有價值的信息。
腹部著陸時的微型無人機
下圖顯示了腹部著陸時的微型無人機和損壞區(qū)域的位置以及硬著陸時經(jīng)歷的實際故障。
展開 ABAQUS復(fù)合材料波紋板低速沖擊有限元分析 ￥3
ABAQUS復(fù)合材料波紋板低速沖擊有限元分析
層合板低速沖擊仿真
關(guān)鍵詞：ABAQUS VUMAT，低速沖擊，接觸力，失效，層合板
復(fù)合材料無論是從仿真角度還是從試驗角度，都是個金字塔式的研究。Step by step，環(huán)環(huán)相扣，缺一不可。
最近遇到很多學(xué)生都在做復(fù)合材料低速沖擊失效的分析。而在做沖擊分析之前，還得把材料的各個方向的靜強度、模量分析好，或者通過試驗得到準確的參數(shù)。
這樣拉伸、壓縮、剪切，不同方向都來一遍，工作量還是很大的。拿到這些基本參數(shù)后，才能開展沖擊仿真。
沖擊仿真，無論是想把失效形式、失效分布模擬出來，還是把接觸力響應(yīng)曲線模擬出來，都很有難度。這是由接觸問題本身的復(fù)雜性以及試驗的分散性決定的。并且，顯示動力學(xué)求解速度慢，計算耗時長，仿真結(jié)果影響因素多。
因此，想把各個參數(shù)或者邊界條件都摸清楚，讓仿真能夠復(fù)現(xiàn)試驗，需要足夠的耐心，足夠的時間，和一臺配置還不錯的計算機。
本文我們結(jié)合一個論文的算例，采用ABAQUS VUMAT 給出低速沖擊下的層合板失效分析結(jié)果。
模型與參數(shù)
鋪層：16層，單層厚度0.1325mm。[0/±22.5/±45/±77.5/90]s。
層合板尺寸：150mm×100mm。
沖頭：2.077kg，R=8mm。
編輯
跳轉(zhuǎn)
材料是碳纖維復(fù)合材料，參數(shù)如下：
邊界條件與載荷
沖擊能量：11J，換算成沖擊速度是3.2546m/s。
約束：實際試驗中，板子被放在一個鏤空的工裝上，125mm×75mm。因此仿真中，約束125mm×75mm之外的底部節(jié)點的厚度方向位移。
圖來源：譚建設(shè).復(fù)合材料層合板低速沖擊響應(yīng)的試驗研究與仿真分析[D].上海交通大學(xué),2014.
展開 港科大等《Composites Part B》：熱塑性復(fù)合材料低速沖擊響應(yīng)分析研究
為此，香港科技大學(xué)、香港中文大學(xué)、塞姆南大學(xué)、廣州市香港科大霍英東研究院、深圳大學(xué)以及廣州鹿山新材料股份有限公司的研究人員采用Elium樹脂制造了平紋UHMWPE織物、碳纖維織物以及兩種纖維組成的混合織物，并研究了鋪層順序?qū)?em>低速沖擊性能的影響。同時開發(fā)了適用于Abaqus/Explicit的VUMAT子程序?qū)?em>低速沖擊過程進行模擬，并與傳統(tǒng)熱固性復(fù)合材料沖擊特性進行了不同沖擊能量下的對比分析。
文章發(fā)表在復(fù)合材料領(lǐng)域的頂級期刊《Composites Part B: Engineering》上，題為《Investigating the roles of fiber, resin, and stacking sequence on the low-velocity impact response of novel hybrid thermoplastic composites》，感興趣的可以點擊左下角“閱讀原文”查看原始文獻鏈接。
圖1 熱塑性復(fù)合材料層壓板的接觸力-時間曲線
圖2 熱塑性復(fù)合材料層壓板的接觸力-位移曲線
圖3 不同沖擊能量下熱塑性層壓板沖擊背面損傷形式
圖4 混雜層壓板的橫截面圖
圖5熱塑性(a)和熱固性(b，c)復(fù)合材料層壓板在20 J能量沖擊下的橫截面比較
圖6 沖擊損傷四分之一有限元模型
圖7 不同工況下計算結(jié)果與實驗結(jié)果的對比
圖8 沖擊背面計算結(jié)果與實驗結(jié)果對比
原始文獻：Kazemi E , Shanmugam L , Dadashi A , et al.
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ABAQUS導(dǎo)入初始場變量（預(yù)定義場）多次低速沖擊以及沖擊后壓縮 ￥38
ABAQUS導(dǎo)入初始場變量（預(yù)定義場）
通常利用ABAQUS計算時，需要多步驟分析，例如計算多次低速沖擊以及沖擊后壓縮等，下面詳細描述利用數(shù)據(jù)傳遞方法進行多步驟分析。（建議購買視頻，視頻內(nèi)包含此帖子）
導(dǎo)入效果圖如下：
導(dǎo)入的損傷云圖
導(dǎo)入的應(yīng)力場
導(dǎo)入的位移場
分層損傷的導(dǎo)入
1. 計算完成后，新建一個ABAQUS 窗口，切記與上一步計算的ODB文件在同一個文件夾下，導(dǎo)入Part部件
復(fù)合材料層合板低速沖擊ANSYS
很常見的 復(fù)合材料層合板建模問題
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Abaqus 通過VUMAT子程序模擬復(fù)合材料的低速沖擊行為
徐穎, 溫衛(wèi)東與崔海坡, 復(fù)合材料層合板低速沖擊逐漸累積損傷預(yù)測方法. 材料科學(xué)與工程學(xué)報, 2006(01): 第77-81頁.
[2]. 王躍全, 童明波與朱書華, 三維復(fù)合材料層合板漸進損傷非線性分析模型. 復(fù)合材料學(xué)報, 2009(05): 第159-166頁.
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Abaqus 通過VUMAT子程序模擬復(fù)合材料的低速沖擊行為
徐穎, 溫衛(wèi)東與崔海坡, 復(fù)合材料層合板低速沖擊逐漸累積損傷預(yù)測方法. 材料科學(xué)與工程學(xué)報, 2006(01): 第77-81頁.
[2]. 王躍全, 童明波與朱書華, 三維復(fù)合材料層合板漸進損傷非線性分析模型. 復(fù)合材料學(xué)報, 2009(05): 第159-166頁.
復(fù)合材料低速沖擊插件：基于ASTM D7136標準自動化建模（Composite Impact Auto?Builder）
低速沖擊模型-網(wǎng)格劃分</p><p class="ql-align-justify"><strong style="color: rgb(61, 167, 66);">2.4 標準試驗邊界條件的復(fù)現(xiàn)</strong></p><p class="ql-align-justify"> 插件內(nèi)置符合 ASTM D7136 規(guī)范的邊界模型。一鍵生成的剛體承載支座包含 125×75mm 的矩形窗口，有限元模型中通過約束支座參考點實現(xiàn)固定。層合板四邊的約束條件設(shè)置為非完全固支：約束面內(nèi)位移 U1、U2 以及三個轉(zhuǎn)動自由度 UR1、UR2、UR3，但釋放法向位移 U3，從而還原靶板在沖擊載荷下的實際彎曲變形形態(tài)。</p><p class="ql-align-justify"><strong style="color: rgb(61, 167, 66);">2.5 接觸、載荷與分析步自動化</strong></p><p class="ql-align-justify"> 插件自動定義沖頭與上表面、各層間界面以及下表面與支座之間的接觸關(guān)系，統(tǒng)一使用罰函數(shù)摩擦系數(shù) 0.3，法向硬接觸。沖擊速度通過預(yù)定義場賦予沖頭（初始速度沿法向負方向，默認 4430 mm/s，對應(yīng)約 10 J 能量示例，用戶可調(diào)）。分析步采用顯式動力學(xué)，時間周期默認 0.01 s，場輸出包含應(yīng)力 S、應(yīng)變 E、位移 U、損傷變量 SDEG 和 DMICRT、狀態(tài)變量 SDV 及 STATUS，歷史輸出請求接觸面法向力 CFN3，便于后處理中快讀提取力?時間/位移曲線。
展開 基于保險杠低速碰撞有限元分析
本文利用solidworks建立保險杠的三維幾何模型，利用hypermesh進行有限元前處理建立三維有限元模型，并根據(jù)實際工況施加載荷和約束，再利用有限元計算軟件LS-DYNA對其進行分析計算，生成K文件，最后用LS-prepost進行觀察結(jié)果
基于保險杠低速碰撞有限元分析.doc
汽車座椅沖擊強度試驗時的CAE案例分析 附GB T 21563-2018 軌道交通 機車車輛設(shè)備沖擊
采用多剛體和有限元耦合的方法，對汽車后排座椅正面碰撞負載試驗進行CAE分析，并根據(jù)仿真結(jié)果提出座椅系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改進方案并通過了企業(yè)標準的試驗認證，而且仿真和試驗結(jié)果有較高的相關(guān)性，充分證明了該方法在工程意義上的可信度，可為整車安全性能設(shè)計與開發(fā)提供有效的數(shù)據(jù)支持。
下載地址：GB T 21563-2018 軌道交通 機車車輛設(shè)備沖擊振動試驗
abaqus電池包沖擊仿真分析（附CAE模型及分析流程） ￥80
電池 組的沖擊 分析
一、 引言
電池系統(tǒng)是新能源汽車的心臟，而沖擊特性對基本、安 全性、可靠與耐久具有重要影響，且合理的限元仿真分析利于提高電池 系統(tǒng)的性能，實現(xiàn)輕量化。
要評估一個 電池 受到沖擊 時的響應(yīng)，需要結(jié)合實驗測試和分析模擬。與物理 實驗相比，模擬有著明顯的優(yōu)勢：提供重復(fù)結(jié)果和型上任意點信息（應(yīng)力、 應(yīng)變、加速度等），成本低，在設(shè)計過程中任意階段都可以進行模擬。 <a href="/major/abaqus">Abaqus /Explicit已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于 研究電池產(chǎn)品經(jīng)受沖擊載荷的特性。
二、 問題描述
在本 文中涉及的分析是一個 電池在某一方向自由落體，不傾斜搖晃 的沖 擊 模擬。該分析主要研究電池構(gòu)件在沖擊 模擬。該分析主要研究電池構(gòu)件在沖過程中 焊接處 可能出現(xiàn)的故障。 分析模 擬了一個 6 毫秒的的 沖擊 過程。為了減少這次分析的運算時間 ，使用了質(zhì)量縮放 使用了質(zhì)量縮放 技術(shù) 。利用質(zhì)量縮放，求解過程中 ，ABAQUS在不連續(xù)的時間點自動進行 質(zhì)量縮放 ，來保證用戶指定的最小時間增量。
三、 有限元模型 有限元模型
電池 組的模型包括 鋁殼 ，鎳片 ，銅鎳片 ，銅，電池上支架 電池上支架 ，電池下支架 ，電池 和電 池膠蓋 。整個裝配體模型共使用 34 萬個節(jié)點與 14 萬個單元， 鋁殼 和鎳片 省略焊 點圓孔， 銅片 使用 S4R 和 S3殼單元，電池包的上蓋和下使用 C3D10M 二階四 面體單元。
以下內(nèi)容包含完整的詳細的電池包沖擊分析PDF教程，附件為完整教程文檔和CAE模型文件.rar
展開 某車型傳動系沖擊噪聲問題分析
另外因為電機扭矩響應(yīng)相比發(fā)動及更加迅速，傳動系統(tǒng)的沖擊噪聲會更加明顯，極大地影響了整車的舒適性。文章針對某車型傳動系統(tǒng)的沖擊噪聲，進行了系統(tǒng)的分析研究。基于臺架的NVH測試手段對油溫、齒輪油黏度及扭矩爬升斜率、扭矩峰值、齒側(cè)間隙等五個因素進行了細致對比測試驗證，通過對測試信號的時域分析，確定了關(guān)鍵影響因素及零部件，為沖擊噪聲的解決方案提供了相關(guān)解決思路。
關(guān)鍵詞：傳動系沖擊噪聲;臺架NVH測試;時頻分析;
隨著人民生活水平的不斷提高，人們對整車舒適性的要求也越來越高。傳動系統(tǒng)（包含減速器、驅(qū)動橋、傳動軸）作為汽車中的重要組成部分，主要起到降速增扭的作用，其常見的噪聲、振動與聲振粗糙度（Noise,Vibration,Harshness,NVH）問題包含齒輪嘯叫聲及沖擊噪聲，對整車NVH性能影響至關(guān)重要[1,2]。對于傳動系NVH問題的分析研究不僅需要考慮其在正常行駛中的表現(xiàn)，更要考慮在特殊工況下引起的NVH問題。近幾年，趙忠偉等[3]通過多體動力學(xué)模型的建立，分析了變速箱產(chǎn)生敲擊的原因，并提出相關(guān)解決方案；嚴生輝[4]通過控制變量法，得出了扭矩斜率、非負扭矩對沖擊噪聲的影響。
傳動系統(tǒng)沖擊噪聲會在整車各工況下均會產(chǎn)生，影響因素較多。總體來說，按照產(chǎn)生沖擊噪聲的工況可以初步分為起步踩油門瞬間和制動瞬間工況、勻速行駛工況、松油門滑行工況、加速及制動工況等四種。
對于后三種工況下出現(xiàn)的持續(xù)或者間歇性沖擊噪聲，主要影響因素包含電控策略、零部件損壞、傳動軸角度等。本文主要針對第一種工況下產(chǎn)生的沖擊噪聲進行分析與研究，對其他工況下產(chǎn)生的沖擊噪聲進行簡要的總結(jié)性概括說明。
沖擊噪聲的振動源主要來于驅(qū)動橋、變速箱等傳力機構(gòu)。所以本文通過對驅(qū)動橋內(nèi)部相關(guān)影響因素的試驗設(shè)計，對傳動系沖擊噪聲進行了系統(tǒng)的分析驗證。
展開 #批量cohesive+顯示分析+通用接觸分析沖擊時未接觸就有力了？？
<p>當分析接觸問題時遇到了奇怪的問題，子彈沒有與基體接觸時基體上就有接觸力了，特別是cohesive的力比較大，而基體的力比較小。</p><p>嘗試分析原因：去掉通用接觸后就不會出現(xiàn)這個問題了</p><p>但是，做沖擊分析我們必須設(shè)置通用接觸，現(xiàn)在知道是通用接觸導(dǎo)致出現(xiàn)子彈沒接觸基體就出現(xiàn)了應(yīng)力的問題，但是嘗試修改接觸屬性等參數(shù)，目前還是沒有解決這個問題，如果有遇到這類問題的，找到解決辦法的，歡迎一起討論，附上cae文件（本源文件來自星辰北極星，只為尋找解決通用接觸的方法）</p><p><br></p><p>暫時解決辦法：</p><p>解決方法1，建立兩個分析步，沖頭達到基體前建立一個分析步，不設(shè)置通用接觸，沖頭接觸基體后建立一個分析步，設(shè)置通用接觸，這必須計算好第一步的運行時間，其實第一步?jīng)]什么實際意義，只是模擬了飛行過程而已。</p><p><br></p><p>解決方法2，建立一個分析步，建模時候直接讓沖頭與基體接觸，只分析接觸以后的響應(yīng)過程。
展開 簡述沖擊響應(yīng)譜分析
響應(yīng)譜分析基本過程大致可以分為如下四個部分：
1．建立模型；
2．模態(tài)分析；
3．譜分析；
4．觀察結(jié)果。
簡述沖擊響應(yīng)譜分析.pdf
