小球沖擊仿真的案例
剛性小球高速沖擊陶瓷高腳杯仿真
1問題的提出
眾所周知，沖擊速度影響被沖擊物體破壞的程度。但其實被沖擊物體的表面造型也影響著沖擊的破壞程度。為探究物體表面造型對沖擊破壞程度的影響，本文選擇具有對稱結構的高腳杯進行仿真分析，高腳杯的內外杯壁厚度及造型均不相同，當物體以一定速度沖擊杯壁時，杯壁本身可以形成對比分析。本文采用ANSYS LSDYNA進行了剛性小球高速、低速沖擊陶瓷高腳杯仿真，對比探討了沖擊速度對破壞程度的影響。
2有限元分析
（1）NX 10.0進行高腳杯的幾何建模
由于高腳杯的曲面造型較為復雜，同時杯底與杯口設有倒角，因此幾何模型用專業建模軟件建立，本文采用NX 10.0建立的高腳杯幾何模型，其幾何設定的幾何參數來自市場常用的高腳杯數據如圖2-1所示，高腳杯渲染圖如圖2-2所示。
圖2-1高腳杯建模圖
圖2-2高腳杯渲染圖
（2）WB進行剛性球及沖擊距離的設定
高腳杯的幾何模型在NX 10.0建立完成后，將模型導出成文本文件保存后在WB中打開，用DM進行剛性球的建立與沖擊距離的設定，這里分開建模的好處是便于沖擊距離的設定與后期小球直徑與沖擊距離的修改調整，不必來回切換建模軟件。剛性球的半徑設為9mm，沖擊距離設為0.1m。整個沖擊系統建模如圖2-3所示。
圖2-3沖擊系統模型
（3）ANSYS APDL進行部分前處理
在WB中完成沖擊系統的建模后，同樣將文件保存為文本格式導入到ANSYS APDL中進行前處理。選擇ANSYS LSDYNA仿真環境，首先設定單元為顯示3D Solid164單元，再設定小球為剛體材料，高腳杯任意選擇一種彈性材料（高腳杯是陶瓷材料，用UE編輯器直接修改關鍵字為*MAT_110）后進行網格劃分設定，適當試錯調試網格大小后的網格劃分如圖2-4所示。
展開 小球對復合材料的沖擊acp與explicit dynamic聯合仿真 ￥10
小球對復合材料的沖擊：
通過CAE仿真法模擬手機屏小球沖擊實驗
有限元作為在CAE仿真應用領域領導者，成功服務Apple、華為、Vivo、Oppo、小米、Motorola等眾多手機企業，協助企業進行產品創新及優化。通過CAE仿真分析的手段模擬落球沖擊手機屏試驗，準確知道手機屏幕的最大應力和最大位移，達到物理試驗相同的效果，有效驗證手機屏的性能，同時還大大節約了成本。經過仿真分析驗證的手機，都是經得起考驗讓消費者放心的靠譜產品。以下為有限元科技為某手機企業進行的手機屏小球沖擊分析案例。
分析背景
使用直徑32mm鋼球，重量130g，距手機表面15.4cm處跌落分別沖擊手機表面9個位置。
小球沖擊-位置1
TP最大主應變4339微應變，撞擊點最大位移0.837mm，小于TP玻璃判據值，無失效風險
小球沖擊-位置2
TP最大主應變5187微應變，撞擊點最大位移0.889mm，小于TP玻璃判據值，無失效風險。
小球沖擊-位置3
TP最大主應變4012微應變，撞擊點最大位移0.888mm，小于TP玻璃判據值，無失效風險。
小球沖擊-位置4
TP最大主應變3995微應變，撞擊點最大位移0.854mm，小于TP玻璃判據值，無失效風險。
小球沖擊-位置5
TP最大主應變7915微應變，撞擊點最大位移0.927mm，小于TP玻璃判據值，無失效風險。
小球沖擊-位置6
TP最大主應變5360微應變，撞擊點最大位移0.814mm，小于TP玻璃判據值，無失效風險。
小球沖擊-位置7
TP最大主應變4354微應變，撞擊點最大位移0.866mm，小于TP玻璃判據值，無失效風險。
展開 ABAQUS碰撞 (例1) 小球沖擊碰撞含鍍層金屬材料 ￥33.34
ABAQUS碰撞 (例1) 小球沖擊碰撞含鍍層金屬材料
模型背景：
該模型模擬了金屬小球在自由落體運動下對含鍍層金屬材料的沖擊影響。
模型材料：
金屬材料的鍍層為陶瓷，基底為碳鋼Q235。
模擬結果：
提取整個碰撞過程中含鍍層金屬材料的應力應變，塑性應變能以及碰撞的接觸力。
碰撞過程中的應力分布圖
碰撞過程中的應變分布圖
小球沖擊鋼板模型
1、建模方法
2、材性設置
3、收斂性調試
4、后處理
可加QQ私聊：1269282050
Abaqus小球沖擊復合材料損傷教程 ￥39.9
視頻下方附帶工程文件inp，大家可以自行下載學習參考
原創#小球沖擊基體例子-帶cohesive損傷
上個帖子給出了不帶損傷的小球沖擊基體的例子，本帖給出含有cohesive損傷的沖擊損傷例子及模型文件
詳情見下：
結果如下：
#####小球沖擊基體例子-帶cohesive損傷.rar
歡迎大家下載學習，qq1057593923
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單元刪除模擬斷裂失效實例-----小球沖擊鋁板
提供一個鋁板被沖擊的實例，以前與實驗對比過，效果還可以，現在提供inp。
小球沖擊模型
幾個常見需要注意的問題：
1）本例的小球為了得到等效質量（實際的沖擊體只有接觸的沖頭是圓形的，后面是柱體），沒有采用本身密度。 并其后設置為剛體。
2）property
材料參數是難點。很多人為材料參數哪兒來？ 唯一靠譜的途徑是自己做實驗，但是大家都知道實驗費用不菲而且還不一定有實驗條件。所以國內很多simulator其實是找老外做的實驗結果。
對于絕大部分常見材料，沖擊模擬所需的材料參數，baidu or google 材料編號+Johnson-Cook 都可以搜到（不過本版還是很多人問某某鋼的材料參數，搜索能力啊 ）
（這個inp里面材料參數來自abaqus manual）另外，實在找不到的材料參數去ls-dyna版逛逛，會有收獲的。
3 step--time：動態計算，時間是物理時間。很多人問time設為多少比較合適。現在流行的各種沖擊工況，幾乎都有現成方法或者經驗公式來估算沖擊歷時。
如果你實在是沒有任何經驗和參考數據，可以看看我的經驗。
就梁和板的沖擊而言，我個人經驗：
低速沖擊無擊穿，時間可以用pi*[sqrt（M1+M2/4）/kb] 近似估算. 其中M1是撞擊體質量，M2是受撞體質量，Kb是撓曲剛度（薄板取彎曲剛度即可）。
高速擊穿的情況，一般取1-2ms試算，算完一看結果，自然知道如何調整。
展開 原創#小球沖擊基體例子-不帶cohesive損傷
<p>沖擊的過程相信大家都比較熟悉，一般都使用顯示動力學進行分析，那么對于初步接觸abaqus顯示動力學分析的朋友們可能不是太熟悉。</p><p>本帖給出小球沖擊基材的幾個例子，大家可以下載學習，相信這可以幫助新手可以快速入門。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/201810/453c2fa8bea34a5fab563509fc796213.gif" alt="CC.gif"></p><p>******</p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/201810/e8460cfbdbec4a5bae4d8bccf6f63055.jpg" title="1.jpg" alt="1.jpg" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/201810/e8460cfbdbec4a5bae4d8bccf6f63055.jpg?image_process=/format,webp/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/201810/e8460cfbdbec4a5bae4d8bccf6f63055.jpg?
展開 單元刪除模擬斷裂失效實例-----小球沖擊鋁板
這里提供一個鋁板被沖擊的實例，以前與實驗對比過，效果還可以，現在提供inp
小球沖擊模型
幾個常見需要注意的問題：
1）本例的小球為了得到等效質量（實際的沖擊體只有接觸的沖頭是圓形的，后面是柱體），沒有采用本身密度。 并其后設置為剛體。
2）property
材料參數是難點。很多人為材料參數哪兒來？ 唯一靠譜的途徑是自己做實驗，但是大家都知道實驗費用不菲而且還不一定有實驗條件。所以國內很多simulator其實是找老外做的實驗結果。
對于絕大部分常見材料，沖擊模擬所需的材料參數，baidu or google 材料編號+Johnson-Cook 都可以搜到（不過本版還是很多人問某某鋼的材料參數，搜索能力啊）
（這個inp里面材料參數來自abaqus manual）另外，實在找不到的材料參數去ls-dyna版逛逛，會有收獲的。
3 step--time：動態計算，時間是物理時間。很多人問time設為多少比較合適。現在流行的各種沖擊工況，幾乎都有現成方法或者經驗公式來估算沖擊歷時。
如果你實在是沒有任何經驗和參考數據，可以看看我的經驗。
就梁和板的沖擊而言，我個人經驗：
低速沖擊無擊穿，時間可以用pi*[sqrt（M1+M2/4）/kb] 近似估算. 其中M1是撞擊體質量，M2是受撞體質量，Kb是撓曲剛度（薄板取彎曲剛度即可）。
高速擊穿的情況，一般取1-2ms試算，算完一看結果，自然知道如何調整。
4 網格：接觸區域網格必須足夠細，不然會出現有些同學反映的問題：網格被拉得很長也不見破壞...
5 step--output在State/Field/User/Time-------status里面打鉤，否則失效的單元還是會出現在模型里面。
展開 #使用abaqus2018插入cohesive層-分析小球沖擊基體
<p>使用abaqus軟件版本2018，在基體板中批量插入cohesive單元，</p><p>小球以一定的速度沖擊基體，</p><p>下面給出建模-網格劃分等過程，</p><p>具體細節可以參考cae和inp文件此帖子可以幫助做沖擊的新手們快速入門</p><div contenteditable="false" width="100%"><p><br></p><p>**********************************************************************************************************</p>
</div><div contenteditable="false" width="100%"></div><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/201810/96902432c6694e8b957b9b6f6f785fe4.jpg" alt="2.jpg"></p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/201810/cf772d1902a34e8d88ae63ac9d4640d7.jpg" title="3.jpg" alt="3.jpg" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/201810/cf772d1902a34e8d88ae63ac9d4640d7.jpg?
展開 
小球沖擊復合材料層合板（殼模型）有限元分析教程
說明
本教程為小球低速沖擊復合材料的有限元分析教程，層合板使用的是平面殼單元模型，可以直接由Abaqus自帶的鋪層模塊進行建模，建模比較方便，計算速度快，但是缺點也很明顯，殼單元無法添加二維hashin準則，從而無法得到損傷結果，同時仿真精度較差。
要想得到更加符合實際的結果，應當建立三維實體有限元模型，使用這種方法可以添加二維hashin準則，進一步的可以通過子程序vumat添加三維hashin準則，結果中可以得到每一層復材的損傷破壞模式。但是這種方法的缺點是建模復雜，尤其是當層數較多時，包括幾何建模、材料屬性賦值等的操作步驟很繁瑣，同時這種方法的計算速度也比較慢。
針對此問題，本工作室開發了Lamigen.exe的程序，可以通過指定一系列參數，一鍵生成復材層合板的inp文件，指定的參數分別為層合板長度、寬度、單層厚度、層數、鋪層角度以及彈性常數，使用該程序生成的復材結構如下圖所示。如果大家有需要，歡迎添加320科技工作室的管理員微信號：CAE320。
圖一 沖擊結果展示（1）
圖二 沖擊結果展示（2）
本教程的PDF文件、原始cae（6.13版本）和inp文件均發布在微信公眾號：320科技工作室，關注后回復“沖擊復合材料”獲取百度云鏈接。
展開 LS-DYNA SPG無網格伽遼金法 小球沖擊混凝土板
<p>算例為剛性球以500m/s的速度沖擊混凝土板。</p><p>球體材料為鋼，采用rigid模型。</p><p>混凝土板材料為C40，K&C模型。</p><p><br></p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202410/attachment/c890898b445a4b9f9ace0344e328947f.gif" style="text-align: center">
<img src="https://img.jishulink.com/202410/attachment/c890898b445a4b9f9ace0344e328947f.gif" style="" width="547">
</figure>
</div><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202410/attachment/1366947ffb114ef3823cfbeafa2a7d73.png" style="text-align: center">
<img src="https://img.jishulink.com/202410/attachment/1366947ffb114ef3823cfbeafa2a7d73.png" style="" width="618">
</figure>
</div><p>若使用不同的混凝土模型，則可以產生完全不同的效果。
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 不同沖擊速度及沖擊方式對薄壁不銹鋼鋼管材料沖擊的影響仿真
不同沖擊速度及沖擊方式對薄壁不銹鋼鋼管材料沖擊的影響仿真
1仿真背景
眾所周知，基于各種動力學仿真軟件進行沖擊與跌落的仿真實驗一直備受重視。而對于薄壁鋼管材料的沖擊仿真實驗由于沖擊速度與沖擊方式不同，便會帶來差異化結果。因此，針對不同的工況，需要合理采取不同的沖擊方式設置，以期得到合理的結果。本文旨在建立恒定式沖擊速度、正弦式交變沖擊速度、三角波式沖擊速度、鋸齒波沖擊速度及矩形波沖擊速度5種不同沖擊速度及方式對鋼管的沖擊仿真模型，為沖擊仿真實驗提供理論參考。
2模型建立
薄壁鋼管的截面是矩形的對稱面，因此本文建立矩形薄壁鋼管的四分之一軸對稱模型，薄壁鋼管采用shell單元，不銹鋼材料選用各向同性材料本構，設置沙漏能以控制整體的能量平衡設置。不銹鋼的四分之一模型在ANSYS/LSDYNA中建立，模型的前處理也在其中完成，在完成前處理后生成K文件，分別在LSPP中進行后處理及載荷曲線的設置。不銹管的四分之一模型如圖1所示。
圖1不銹管的四分之一模型設置
3沖擊速度的影響
在分析沖擊方式對不銹管變形的影響前，需要考慮沖擊速度對其影響。不同的沖擊速度勢必會導致的不同的變形。因此本文首先建立了三種不同的工況，沖擊速度分別為50m/s、100m/s、150m/s。從較低速度到一個較高速度的過渡來分析不銹管的變形情況。圖2給出了3種不同工況下沖擊完成后不銹管的變形情況。可以看出：沖擊速度小不銹管的變形小，沖擊速度的增大會導致變形增大，在大沖擊下不銹管的變形程度可以看成是小沖擊下變形的累積。因此可以得出沖擊速度是造成不銹管變形的主要原因，不同的沖擊速度大小可以看成是小沖擊速度的不斷累積對不銹管的破壞。
圖2不同工況下沖擊完成后不銹管的變形情況
4幾種不同的沖擊方式
沖擊方式的定義是通過定義不同的載荷曲線來實現的。
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