沖擊力模擬實驗-人體損傷力學(xué)

1、人體損傷生物力學(xué)實驗報告 實驗題目： 沖擊力模擬實驗 院系： 班級：2011級 車輛 班姓名: 指導(dǎo)老師： 二O一四年一、實驗?zāi)康暮腿蝿?wù)通過開展沖擊力仿真實驗，學(xué)習(xí)基于LS-DYNA的有限元基本分析流程和方法，具體包括：1. 對HYPERMESH和HYPERVIEW（或LS-PREPOST）等前后處理軟件的使用；2. 掌握保證仿真精度必須關(guān)注能量和質(zhì)量縮放問題；3. 掌握模型調(diào)試方法；4. 體會不同材料、高度、速度對沖擊力的影響。二、實驗儀器和設(shè)備軟件：LS-DYNA、HYPERMESH、HYPERVIEW（或LS-PREPOST）。 硬件：計算機(jī)。3、 實驗過程及結(jié)果1、 分析K文件單位制序

2、號項目國際單位制實際單位制判斷方法1長度米（m）mm測量節(jié)點(diǎn)距離后依據(jù)實際經(jīng)驗判斷2質(zhì)量千克（kg）kg在材料卡片中尋找鋼密度的數(shù)值，再與國際單位制下的數(shù)值換算得到3時間秒（s）ms在loadbody卡片中尋找重力加速度的數(shù)值，再與國際單位制下的數(shù)值換算得到4力牛頓（N或kgms2）kN由已經(jīng)推出的三個單位制換算得到，即103kgms2=kgmmms25應(yīng)力帕（Pa或Nm-2）GPa由已經(jīng)推出的兩個個單位制換算得到，即109Nm-2=kNm m-22、有限元模型的質(zhì)量縮放與能量問題1）分析DT2MS對計算效率及質(zhì)量增加量的影響DT2MSElapsed timeadded massratio-1

3、.112E-06398 seconds0.0000E+000-1.112E-03191 seconds7.0292E-019.8188E-04-1.112E-0219 seconds1.5434E+032.1558E+00分析：DT2MS值越大，計算時間就越長，同時質(zhì)量增加的也越多，降低了計算效率和結(jié)果的可靠性，而DT2MS設(shè)置的過小會使計算時間過于冗長。因此在保證計算精度的條件下要設(shè)置合理的DT2MS值，可減少計算時間。2）輸出總能量、動能、內(nèi)能和沙漏能3、輸出并分析橡膠墊的沖擊力1）查閱橡膠的材料Rubber：MAT72） 查閱車架、撐板、銷軸和沖擊頭的材料車架、撐板、銷軸：MAT1沖擊頭

4、：MAT13）輸出沖擊頭處的沖擊力及兩根連接銷軸的四處接觸力 橡膠墊的沖擊力最小且最平緩，車架軸所受到的沖擊力急促且峰值較大。4） 找出系統(tǒng)的最大應(yīng)力及其出現(xiàn)的位置由圖可得，最大應(yīng)力值為2.195E-01（GPa），位于第136946號單元.4、下落高度對沖擊力的影響1）修改沖擊頭距離橡膠墊的高度，初始值為5mm，分別修改為2mm、10mm和15mm，計算不同高度下落對沖擊力的影響 由圖可知，沖擊力隨著高度的增加而增加。5、輸出并分析金屬的沖擊力1）將橡膠墊的材料改為金屬材料，不采用質(zhì)量縮放，分別計算沖擊力（CID：1），對比上述材料與橡膠材料對沖擊力的影響。 由圖可知，材料由橡膠改為金屬材料后，碰撞時沖擊力在短時間內(nèi)急劇增加，且峰值遠(yuǎn)大于橡膠墊時。2)找出系統(tǒng)的最大應(yīng)力及其出現(xiàn)的位置由圖可得，最大應(yīng)力值為3.045E-01（GPa），位于第162277號單元。6、定義沖擊頭的速度1） 上述仿真分析采用的是自由落體，現(xiàn)將沖擊頭距離橡膠墊的距離調(diào)為1mm，設(shè)定沖擊頭的初速度，分別為0.01m/s，0.1m/s和1m/s（取消重力加速度），分析不同初速度對沖擊力的影響 由圖可知，沖擊頭初速度越大，沖擊力就越大。2） 找出系統(tǒng)的最大應(yīng)力及其出現(xiàn)的位置由圖可得，最大應(yīng)力值為2.436E-01（GPa），位于第136916號單元。