ANSYSLS-DYNA顯式動力學(xué)培訓(xùn)手冊第五天課件

跌落試驗?zāi)K(DTM)第5-1章跌落試驗?zāi)K(DTM)第5-1章跌落試驗?zāi)K(DTM)

本章目標本章涵蓋了ANSYS/LS-DYNADropTestModule(DTM)的內(nèi)容。討論了物體跌落試驗，以及利用DTM去模擬它們的具體步驟。主題:物體跌落試驗虛擬跌落試驗分析跌落試驗分析的運用ANSYS/LS-DYNA跌落試驗?zāi)K典型的DTM處理過程跌落試驗?zāi)K（DTM）習(xí)題March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

本章目標本章涵蓋了ANSYS/LS跌落試驗?zāi)K(DTM)

A.物理跌落試驗物體跌落試驗的研究內(nèi)容是：在重力場中（1g）物體從高處跌落時，它所能承受沖擊的能力。物體的初始位置可能會影響試驗結(jié)果。跌落的目標表面通常認為是剛性的平面。在承受這種假定的載荷后，產(chǎn)品必須要符合設(shè)計要求的功能。這種跌落產(chǎn)生的原因可能是物體的標準使用所致，也可能是意外事件（比如說是對物體的錯誤操作）。通常在產(chǎn)品最終設(shè)計的原型上進行物體跌落試驗，因為產(chǎn)品以及進行跌落試驗所需的測試設(shè)備的成本是相當高的。March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

A.物理跌落試驗物體跌落試驗的研跌落試驗?zāi)K(DTM)

B.虛擬跌落試驗分析FEA軟件可以用來進行虛擬的跌落試驗分析，這樣既省時又省錢。此類計算機模擬仍然必須與實際的物體跌落試驗相結(jié)合，從而驗證材料屬性、許用應(yīng)力、載荷工況、邊界條件等的準確性。進行虛擬的跌落試驗?zāi)M有許多好處：跌落試驗可以在產(chǎn)品設(shè)計的早期階段進行，這樣就可以消除因為開發(fā)不適當產(chǎn)品或在設(shè)計的最后階段修改較差設(shè)計而發(fā)生的費用。在虛擬世界中，跌落試驗的不同初始方位和跌落高度都可以很方便的確定。而在在現(xiàn)實世界中，這往往會受到經(jīng)濟上的限制。分析完早期設(shè)計，在進行新的設(shè)計之前，可以評估建議的設(shè)計修改方案。這樣節(jié)省了制造那些注定失敗的原型的時間和資金。March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

B.虛擬跌落試驗分析FEA軟件跌落試驗?zāi)K(DTM)

C.跌落試驗分析的運用許多類型的產(chǎn)品都需要進行跌落試驗。在充滿競爭的市場中，易碎的設(shè)計是不可能獲得成功的。根據(jù)當前的法律規(guī)定，即使產(chǎn)品在實際使用中發(fā)生了意外跌落，也應(yīng)該在設(shè)計中保證其至多是無害的失效。需要進行跌落測試檢驗的產(chǎn)品包括：工具：錘子、鉗子、螺絲刀、鋸、鉆等。電子產(chǎn)品：電話、便攜電腦、電視、CD播放機等。家用電器：冰箱、洗衣機、干衣機、微波爐等。工業(yè)容器：有毒的化學(xué)品儲罐等。消費品儲存容器：牛奶包裝盒、罐頭產(chǎn)品、清潔劑等。March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

C.跌落試驗分析的運用許多類型的跌落試驗?zāi)K(DTM)

D.ANSYS/LS-DYNA跌落試驗?zāi)KANSYS/LS-DYNA跌落試驗?zāi)K(DTM)是一個ANSYS/LS-DYNA的可選附加功能。它能夠大大簡化與進行跌落試驗?zāi)M相關(guān)的工作。方便地定位跌落物體迅速地建立重力場自動構(gòu)造和約束剛性目標表面直接輸入物體跌落高度方便地計算沖擊速度DTM的設(shè)計目標是允許沒有經(jīng)驗的用戶快速地建立復(fù)雜的跌落試驗?zāi)M，求解該模型并觀察結(jié)果。DTM在本質(zhì)上講是一個高效的圖形用戶界面，它通過必要的步驟來指導(dǎo)你進行跌落試驗?zāi)M。ANSYS的用戶界面設(shè)計語言(UIDL)和工具命令語言及工具箱(Tcl/Tk)在該GUI程序中都得到了運用。March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

D.ANSYS/LS-DYNA跌落試驗?zāi)K(DTM)

...ANSYS/LS-DYNA跌落試驗?zāi)K作為一個附加的產(chǎn)品，DTM的運行需要一個單獨的授權(quán)，但是環(huán)境變量ANSYS60_PRODUCT仍然保持不變。例如，如果你擁有ANSYS/Multiphysics/LS-DYNA，那么輸入：

ansys60–pANE3FLDS–dtm–g參數(shù)“-dtm”將通知程序去尋找一個DTM的許可授權(quán)，并在找到后啟動該模塊。DTM在ANSYS6.0的CD上，它將和ANSYS/LS-DYNA程序一起自動安裝，因此你所需要的只是能夠使它運行的附加授權(quán)。在此，只討論典型的DTM操作程序，有關(guān)的詳細細節(jié)，請參考ANSYS/LS-DYNAUser’sGuide第16章的內(nèi)容，這可以通過在線幫助得到。March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

...ANSYS/LS-DYN跌落試驗?zāi)K(DTM)

E.典型的DTM過程在一個典型的DTM問題中包含以下步驟：導(dǎo)入或創(chuàng)建模型進入DTM并初始化模型完成Basic標簽的信息完成Velocity標簽的信息完成Target標簽的信息檢查Status標簽并運行Solution對計算結(jié)果進行后處理DTM被設(shè)計為在一個連續(xù)的操作過程中使用。如果你中途離開DTM又重新進入，一些變量將被重新初始化，你過去的設(shè)置將被刪除。因此，當進入DTM時，應(yīng)該總是以原始數(shù)據(jù)庫為出發(fā)點。這不是一個很大的限制，因為DTM的用法很簡單，你可以迅速地重新輸入先前的跌落試驗設(shè)置。March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

E.典型的DTM過程在一個典型的跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程第1步:導(dǎo)入或創(chuàng)建模型:你必須首先創(chuàng)建或?qū)胍M行跌落試驗的物體的模型。該模型可以從CAD中導(dǎo)入或者用在本課程中先前描述的方法創(chuàng)建（比如要避免四面體，小單元，尖角等問題）在進入ANSYS主菜單的跌落試驗部分之前必須完整定義物體。

所有的單元和材料屬性，包括阻尼，都需要被指定。而且，在進入DTM之前，一定要保存模型。模型中應(yīng)該只包括與LS-DYNA(ELEM160-167)協(xié)調(diào)的單元。這些單元在ANSYS/LS-DYNAUser’sGuide中都有討論。而且一些隱式的ANSYS命令（比如SF,F,IC等）都不能包括在數(shù)據(jù)庫中。一個從已存在的數(shù)據(jù)庫中刪除這些命令的方法是編輯ASCII碼格式的.CDB

文件。(CDWRITE/CDREAD).March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程第1步:跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程第2步:進入DTM并且初始化模型

:一旦模型被定義，則可以進入跌落試驗?zāi)K:

ANSYSMainMenu>DropTest>SetUp在進入DTM之前要注意保存你所做的模型，以防止你進行另一個跌落試驗分析時丟失數(shù)據(jù)。March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程第2步:跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程第3步:完成Basic標簽的信息:現(xiàn)在填寫B(tài)asic標簽要求的數(shù)據(jù)：選擇預(yù)定義的重力值（或輸入要求的值）輸入跌落高度和用來度量此高度的參考點（即物體的最低點或模型的重心）確定要做跌落試驗的物體方向（動態(tài)旋轉(zhuǎn)或通過兩節(jié)點的向量）指定分析開始時刻和碰撞后運行時間指定寫入結(jié)果文件的輸出頻率記住要用統(tǒng)一單位！混合單位是DTM中最常見的一種錯誤。要利用初始的角速度，你必須選擇“Startanalysisatdroptime”=slowerruntime…12345March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程第3步:跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程對于“SetOrientation,”你有兩種選擇:“Rotate”或“PickNodes”對于

Rotate,將會出現(xiàn)

Pan-Zoom-RotateGUIbox.這是唯一的激活菜單，

運用DynamicViewing或其他按鈕定位模型后，你必須在運行DTM之前關(guān)閉Pan-Zoom-Rotate對話框。注意+Y的屏幕坐標將是自由落體的反方向。我們不會用到物體坐標。對于

PickNodes，圖形用戶界面將會提示你定義屏幕坐標系的+Y方向的矢量，先定義矢量的尾部，然后定義其首部（該方向與自由落體的方向相反）。缺省條件下，向量的首部指向物體的重心（CG）。期望的跌落方向確定了模型中最低點的位置。物體坐標系屏幕坐標系March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程對于“S跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程第4步:完成Velocity標簽的信息:初始的平移速度可以在屏幕或物體坐標系中確定。如果在跌落開始時進行分析，指定的速度就被直接調(diào)用。如果分析在接近碰撞時開始，DTM將把這些速度分量加入到那些由跌落高度和加速度求得的分量中。初始的角速度可以在任何一種坐標系中指定，但是要激活它，分析必須在跌落時開始。而且，只有帶旋轉(zhuǎn)自由度的單元才可以用該特性。如果該特性在模型中不存在，它將變灰。指定一個角速度會顯著增加CPU時間…March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程第4步:跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程第5步:完成Target標簽的信息:接下來，通過Target標簽創(chuàng)建剛性目標面。你可以選擇物體的最低點或物體的重心來作為其中心。你也可以縮放SOLID164剛體的長度和厚度（很少要求這樣）。你也可以指定在接觸計算中目標表面的角度和材料的屬性。而且你可以選擇ASSC或AG接觸，指定靜態(tài)或動態(tài)的摩擦系數(shù)。March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程第5步跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程第6步:檢查Status標簽并運行Solution:現(xiàn)在點擊Status標簽，回顧一下信息總結(jié)，以確信你的所有輸入數(shù)據(jù)都正確。其中terminationtime

是碰撞前后時間的總和。如果你選擇了“startanalysisnearimpacttime”，分析所需的CPU時間將比從跌落點開始進行大大減少。確信該標簽上顯示了如下信息:“SuccessfulSet-Up.Readytodrop.”當你確信所有設(shè)置正確后，點擊OK按鈕。此時，DropTest菜單將激活Solve命令，如下圖所示。March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程第6步跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程在點擊Solve選項之前，你最好能再次保存一下你的數(shù)據(jù)庫。事實上，你可以用ftp把你的數(shù)據(jù)傳到另外一臺機器上，并在它上面運行。你也可以在不影響你的DTM的情況下，對數(shù)據(jù)進行微小的改動。例如，你可以增加終止時間，添加質(zhì)量縮放比例等。

如果你需要利用DTM中的選項來改變設(shè)置的話，利用原始的數(shù)據(jù)，按前面所說的方法進行即可。在你選擇了Solve選項后，DTM將把頭文件寫入到結(jié)果文件中，生成名為.K的輸入文件，并把它提交給LS-DYNA求解器。March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程在點擊So跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程第7步:結(jié)果的后處理:在求解完成之后，DTM將激活跌落試驗菜單中的后處理選項。你既可以運用那些簡潔的工具，也可以用標準的POST1和POST26方法。

最低的節(jié)點和最接近CG的節(jié)點的數(shù)據(jù)被保存在.HIS文件中。March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程第7步:跌落試驗?zāi)K(DTM)

F.跌落試驗?zāi)K(DTM)習(xí)題?這個練習(xí)包括以下問題:?習(xí)題5-1.跌落試驗分析March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

F.跌落試驗?zāi)K(DTM)習(xí)總結(jié)第5-2章總結(jié)第5-2章結(jié)論

本章目標這一章復(fù)習(xí)一下本次課程中的基本概念主題隱式—顯式比較建模指導(dǎo)材料指導(dǎo)加載指導(dǎo)接觸指導(dǎo)常規(guī)指導(dǎo)統(tǒng)一的單位制March7,2002結(jié)論

本章目標這一章復(fù)習(xí)一下本次課程中的基本概念March顯式程序的計算工作模型尺寸關(guān)鍵的時間步單元邊長波速:楊氏模量密度終止時間結(jié)論

A.隱式—顯式比較隱式程序的計算工作模型尺寸非線性程度時間步的數(shù)目March7,2002顯式程序的計算工作結(jié)論

A.隱式—顯式比較隱式程序的計算工作結(jié)論

...隱式—顯式比較估計ANSYS/LS-DYNA計算時間:withTCPU =總共占用的CPU秒k =系統(tǒng)因子 e.g.,0.000033CPU-秒/單元Nelem =單元數(shù)t =模擬時間 e.g.,160ms終止時間c =波速 e.g.,5500mm/ms在鋼中l(wèi)min =最小的單元邊長 e.g.,9mm取決于材料的性質(zhì)，單元類型，接觸類型等

March7,2002結(jié)論

...隱式—顯式比較估計ANSYS/LS-DYNA使用隱式求解所需要的工作:尋找求解的收斂標準求解如果計算不收斂，重做第一步工作，直到收斂結(jié)論

...隱式—顯式比較顯式求解所需要的工作:調(diào)整模型以增加時間步長:避免小單元使用剛性體使用質(zhì)量縮放使用更快的速度載荷在金屬成形的模擬中，沖頭的速度可以提高很多而不降低精度。檢查結(jié)果以確定動能，內(nèi)能和沙漏變形能如果可應(yīng)用，在靜態(tài)求解應(yīng)使用動態(tài)松弛或者大阻尼March7,2002使用隱式求解所需要的工作:結(jié)論

...隱式—顯式比較顯式求結(jié)論

B.建模指導(dǎo)盡可能地避免小單元，那會顯著減小時間步長。如果需要小的單元，可以使用質(zhì)量縮放來增加臨界時間步。如果可能的話，不要使用三角形、四面體、棱柱形單元

。盡管也支持這些單元，但是不推薦使用。用立方體單元可以得到更好的結(jié)果。如果全部的沙漏能量超過內(nèi)（應(yīng)變）能的5%，使用其它附加形式的沙漏控制模型。這種能量可以在GLSTAT

和MATSUM

文件中監(jiān)控。另外，全積分單元可以用來處理沙漏問題。然而，這些單元在處理大變形或者彎曲問題時得到的結(jié)果精度較差。

在任何變形結(jié)果不重要的地方使用剛性體，它可以很有效的節(jié)約CPU時間

March7,2002結(jié)論

B.建模指導(dǎo)盡可能地避免小單元，那會顯著減小時間步結(jié)論

C.材料指導(dǎo)在定義材料屬性的時候，確信你使用的是統(tǒng)一的單位。不正確的材料屬性不僅影響材料本身的響應(yīng)，而且會影響模型的接觸剛度。確信在一個模型中使用的材料數(shù)據(jù)是準確的。大多非線性的動力學(xué)問題的計算精度和輸入的材料屬性數(shù)據(jù)的質(zhì)量有直接的關(guān)系。需要花費特別的時間和精力來得到準確的材料數(shù)據(jù)。對于一個給定的問題選擇最好的材料模型。如果不能確定一個部件的物理響應(yīng)是否應(yīng)該包括特定的屬性（例如應(yīng)變速率效應(yīng)），最好使用包括所有可能特性的材料模型。March7,2002結(jié)論

C.材料指導(dǎo)在定義材料屬性的時候，確信你使用的是統(tǒng)結(jié)論

D.加載指導(dǎo)避免單點載荷，它們會激起沙漏模式。一個被激勵的單元傳遞這一模式至其相鄰單元，載荷將被傳播開來。列表或者畫圖顯示載荷曲線，確認它們的準確性。由于LS-DYNA可能“超過”求解時間幾微秒才結(jié)束，載荷時間定義要超過最終求解（中止）時間。

對于‘準靜態(tài)’問題，用高于實際情況的速度來計算可大量節(jié)約CPU時間。在一個剛體節(jié)點上的約束是不允許的。剛體的質(zhì)量中心用EDMP，RIGID命令來施加約束。March7,2002結(jié)論

D.加載指導(dǎo)避免單點載荷，它們會激起沙漏模式。一個結(jié)論

E.接觸指導(dǎo)兩個接觸表面間的初始穿透是不允許的。確信模型在定義的接觸處沒有任何面的相互重疊。只準使用真實的材料屬性和殼的厚度值。材料屬性和幾何接觸面用來決定接觸的罰剛度。在相同的部件之間不要定義重復(fù)的接觸對。對殼單元使用自動的接觸設(shè)置，除非要求知道接觸力。盡可能使用自動一般接觸。它是最容易定義的接觸類型，可以處理大部分接觸情況，并且無需大量的CPU時間。在求解以前列出所定義的接觸面，確認接觸正確定義。March7,2002結(jié)論

E.接觸指導(dǎo)兩個接觸表面間的初始穿透是不允許的。確結(jié)論

F.常規(guī)指導(dǎo)在大多數(shù)分析中使用質(zhì)量縮放來增加臨界時間步長，節(jié)約求解時間。檢查LS-DYNA輸出窗口以確認質(zhì)量增加的百分比是很小的?？偸禽敵鏊械哪芰繑?shù)據(jù)。確認沙漏、阻尼和接觸界面能量都考慮在內(nèi)，這些數(shù)據(jù)可以用來監(jiān)控求解精度和調(diào)試出現(xiàn)的問題。用LS-DYNA控制開關(guān)監(jiān)控求解過程。周期性地使用判斷開關(guān)sw2來檢查求解的進度。如果模型出現(xiàn)發(fā)散，用SW1結(jié)束求解。學(xué)會使用LS-POST(使用EDOPT命令來得到d3plot和d3thdt文件)。LS-POST沒有限制，但是不提供支持。對材料屬性、長度和時間使用統(tǒng)一的單位，如果單位有錯誤，那么模型將會出現(xiàn)典型的發(fā)散。March7,2002結(jié)論

F.常規(guī)指導(dǎo)在大多數(shù)分析中使用質(zhì)量縮放來增加臨界時*1slug=14.594kg;1ft=0.3048m=12*2.54cm;1N=105dyne=1lbf/4.4482;1Mbar=1012dynes/cm2;1bar=14.7psi=1.0atm=105Pa;1kg/m3=10-3gm/cm3=0.9112slug/ft3概述

G.統(tǒng)一單位表March7,2002*1slug=14.594kg;1ft=0高度非線性瞬態(tài)動力學(xué)問題

顯式法LS-DYNA三維快速高度非線性顯式有限元分析程序以三維結(jié)構(gòu)為主的多物理場耦合分析：

結(jié)構(gòu)，流體，熱先進豐富的數(shù)值處理技術(shù) 材料模式 接觸方式

ALE算法 并行處理 網(wǎng)格畸變處理March7,2002高度非線性瞬態(tài)動力學(xué)問題

顯式法LS-DYNA三維快速高度非豐富的材料類型種類：126種模式：彈性材料、彈塑性材料、復(fù)合材料、蜂窩材料、絲織物膠類物、生物肌體炸藥（燃爆性）、推進劑、混凝土、土壤、地質(zhì)、超彈性、橡膠、泡沫玻璃、粘性流體剛體自定義材料（用戶子程序）玻殼研磨混凝土穿透March7,2002豐富的材料類型種類：126種玻殼研磨混凝土穿透March7接觸方式四十余種接觸類型變形體-變形體變形體-剛體離散點-變形體變形結(jié)構(gòu)固連和失效侵蝕接觸單面一維滑動線(鋼筋混凝土)等用戶子程序March7,2002接觸方式四十余種接觸類型March7,2002侵蝕接觸（穿甲分析）March7,2002侵蝕接觸（穿甲分析）March7,2002網(wǎng)格畸變處理技術(shù)Lagrange自適應(yīng)網(wǎng)格（Adaptive）局部單元細化細化單元與相鄰原有單元

依靠耦合方程強制協(xié)調(diào)

Lagrange網(wǎng)格重劃分（Re-mesh）時間步長與變形程度相關(guān)單元數(shù)目增加計算時間一般較長ALE（Re-map)時間步長與變形程度相關(guān)單元數(shù)目不變積分步包括Lagrange和Euler

步，在Euler步自動優(yōu)化網(wǎng)格March7,2002網(wǎng)格畸變處理技術(shù)Lagrange自適應(yīng)網(wǎng)格（AdaptiveEuler處理處理極度變形（網(wǎng)格與物質(zhì)坐標分離，網(wǎng)格不動，物質(zhì)在網(wǎng)格中流動）物質(zhì)邊界不易跟蹤DYAN的插值技術(shù)使之成為可能March7,2002Euler處理處理極度變形（網(wǎng)格與物質(zhì)坐標分離，網(wǎng)格不動，物流體-結(jié)構(gòu)耦合層流與紊流有粘與無粘單物質(zhì)流多物質(zhì)流流體/結(jié)構(gòu)/熱耦合澆鑄，水下爆炸氣泡分析，液體晃動射流分析，沖擊氣流鳥撞問題聲學(xué)模擬頭罩分離March7,2002流體-結(jié)構(gòu)耦合層流與紊流澆鑄，水下爆炸頭罩分離March7跌落試驗?zāi)K

(DropTestModule)只需建立模型，指定初速度、

高度、跌落方向等參數(shù)自動建立地面單元（剛體）日用消費品電子產(chǎn)品罐裝產(chǎn)品集裝箱March7,2002跌落試驗?zāi)K

(DropTestModule)只需建薄板成型模塊

（DYANFORM）具備完整的工藝概念影響沖壓工藝的因素共有60余個DYNAFORM囊括了所有有限元能夠模擬的因素工藝化的分析過程以沖壓工藝為線索對板成形過程進行定義工程語言表達分析對象及工程凸/凹模拉延筋切邊回彈成形極限圖（FLD)……March7,2002薄板成型模塊

（DYANFORM）具備完整的工藝概念Mar隱式與顯式優(yōu)勢互補隱式求解慢速動態(tài)問題顯式求解高速非線性動力問題顯式-隱式-顯式 特點：ANSYS可在隱式和顯式分析技術(shù)之間任意切換 優(yōu)勢：二者互補，如沖壓件的預(yù)應(yīng)力、加工過程、回彈分析隱式與顯式優(yōu)勢互補隱式求解總結(jié)

練習(xí)這個練習(xí)包括以下問題:練習(xí)5-2.金屬成型分析March7,2002總結(jié)

練習(xí)這個練習(xí)包括以下問題:March7,2002演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！跌落試驗?zāi)K(DTM)第5-1章跌落試驗?zāi)K(DTM)第5-1章跌落試驗?zāi)K(DTM)

本章目標本章涵蓋了ANSYS/LS-DYNADropTestModule(DTM)的內(nèi)容。討論了物體跌落試驗，以及利用DTM去模擬它們的具體步驟。主題:物體跌落試驗虛擬跌落試驗分析跌落試驗分析的運用ANSYS/LS-DYNA跌落試驗?zāi)K典型的DTM處理過程跌落試驗?zāi)K（DTM）習(xí)題March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

本章目標本章涵蓋了ANSYS/LS跌落試驗?zāi)K(DTM)

A.物理跌落試驗物體跌落試驗的研究內(nèi)容是：在重力場中（1g）物體從高處跌落時，它所能承受沖擊的能力。物體的初始位置可能會影響試驗結(jié)果。跌落的目標表面通常認為是剛性的平面。在承受這種假定的載荷后，產(chǎn)品必須要符合設(shè)計要求的功能。這種跌落產(chǎn)生的原因可能是物體的標準使用所致，也可能是意外事件（比如說是對物體的錯誤操作）。通常在產(chǎn)品最終設(shè)計的原型上進行物體跌落試驗，因為產(chǎn)品以及進行跌落試驗所需的測試設(shè)備的成本是相當高的。March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

A.物理跌落試驗物體跌落試驗的研跌落試驗?zāi)K(DTM)

B.虛擬跌落試驗分析FEA軟件可以用來進行虛擬的跌落試驗分析，這樣既省時又省錢。此類計算機模擬仍然必須與實際的物體跌落試驗相結(jié)合，從而驗證材料屬性、許用應(yīng)力、載荷工況、邊界條件等的準確性。進行虛擬的跌落試驗?zāi)M有許多好處：跌落試驗可以在產(chǎn)品設(shè)計的早期階段進行，這樣就可以消除因為開發(fā)不適當產(chǎn)品或在設(shè)計的最后階段修改較差設(shè)計而發(fā)生的費用。在虛擬世界中，跌落試驗的不同初始方位和跌落高度都可以很方便的確定。而在在現(xiàn)實世界中，這往往會受到經(jīng)濟上的限制。分析完早期設(shè)計，在進行新的設(shè)計之前，可以評估建議的設(shè)計修改方案。這樣節(jié)省了制造那些注定失敗的原型的時間和資金。March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

B.虛擬跌落試驗分析FEA軟件跌落試驗?zāi)K(DTM)

C.跌落試驗分析的運用許多類型的產(chǎn)品都需要進行跌落試驗。在充滿競爭的市場中，易碎的設(shè)計是不可能獲得成功的。根據(jù)當前的法律規(guī)定，即使產(chǎn)品在實際使用中發(fā)生了意外跌落，也應(yīng)該在設(shè)計中保證其至多是無害的失效。需要進行跌落測試檢驗的產(chǎn)品包括：工具：錘子、鉗子、螺絲刀、鋸、鉆等。電子產(chǎn)品：電話、便攜電腦、電視、CD播放機等。家用電器：冰箱、洗衣機、干衣機、微波爐等。工業(yè)容器：有毒的化學(xué)品儲罐等。消費品儲存容器：牛奶包裝盒、罐頭產(chǎn)品、清潔劑等。March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

C.跌落試驗分析的運用許多類型的跌落試驗?zāi)K(DTM)

D.ANSYS/LS-DYNA跌落試驗?zāi)KANSYS/LS-DYNA跌落試驗?zāi)K(DTM)是一個ANSYS/LS-DYNA的可選附加功能。它能夠大大簡化與進行跌落試驗?zāi)M相關(guān)的工作。方便地定位跌落物體迅速地建立重力場自動構(gòu)造和約束剛性目標表面直接輸入物體跌落高度方便地計算沖擊速度DTM的設(shè)計目標是允許沒有經(jīng)驗的用戶快速地建立復(fù)雜的跌落試驗?zāi)M，求解該模型并觀察結(jié)果。DTM在本質(zhì)上講是一個高效的圖形用戶界面，它通過必要的步驟來指導(dǎo)你進行跌落試驗?zāi)M。ANSYS的用戶界面設(shè)計語言(UIDL)和工具命令語言及工具箱(Tcl/Tk)在該GUI程序中都得到了運用。March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

D.ANSYS/LS-DYNA跌落試驗?zāi)K(DTM)

...ANSYS/LS-DYNA跌落試驗?zāi)K作為一個附加的產(chǎn)品，DTM的運行需要一個單獨的授權(quán)，但是環(huán)境變量ANSYS60_PRODUCT仍然保持不變。例如，如果你擁有ANSYS/Multiphysics/LS-DYNA，那么輸入：

ansys60–pANE3FLDS–dtm–g參數(shù)“-dtm”將通知程序去尋找一個DTM的許可授權(quán)，并在找到后啟動該模塊。DTM在ANSYS6.0的CD上，它將和ANSYS/LS-DYNA程序一起自動安裝，因此你所需要的只是能夠使它運行的附加授權(quán)。在此，只討論典型的DTM操作程序，有關(guān)的詳細細節(jié)，請參考ANSYS/LS-DYNAUser’sGuide第16章的內(nèi)容，這可以通過在線幫助得到。March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

...ANSYS/LS-DYN跌落試驗?zāi)K(DTM)

E.典型的DTM過程在一個典型的DTM問題中包含以下步驟：導(dǎo)入或創(chuàng)建模型進入DTM并初始化模型完成Basic標簽的信息完成Velocity標簽的信息完成Target標簽的信息檢查Status標簽并運行Solution對計算結(jié)果進行后處理DTM被設(shè)計為在一個連續(xù)的操作過程中使用。如果你中途離開DTM又重新進入，一些變量將被重新初始化，你過去的設(shè)置將被刪除。因此，當進入DTM時，應(yīng)該總是以原始數(shù)據(jù)庫為出發(fā)點。這不是一個很大的限制，因為DTM的用法很簡單，你可以迅速地重新輸入先前的跌落試驗設(shè)置。March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

E.典型的DTM過程在一個典型的跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程第1步:導(dǎo)入或創(chuàng)建模型:你必須首先創(chuàng)建或?qū)胍M行跌落試驗的物體的模型。該模型可以從CAD中導(dǎo)入或者用在本課程中先前描述的方法創(chuàng)建（比如要避免四面體，小單元，尖角等問題）在進入ANSYS主菜單的跌落試驗部分之前必須完整定義物體。

所有的單元和材料屬性，包括阻尼，都需要被指定。而且，在進入DTM之前，一定要保存模型。模型中應(yīng)該只包括與LS-DYNA(ELEM160-167)協(xié)調(diào)的單元。這些單元在ANSYS/LS-DYNAUser’sGuide中都有討論。而且一些隱式的ANSYS命令（比如SF,F,IC等）都不能包括在數(shù)據(jù)庫中。一個從已存在的數(shù)據(jù)庫中刪除這些命令的方法是編輯ASCII碼格式的.CDB

文件。(CDWRITE/CDREAD).March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程第1步:跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程第2步:進入DTM并且初始化模型

:一旦模型被定義，則可以進入跌落試驗?zāi)K:

ANSYSMainMenu>DropTest>SetUp在進入DTM之前要注意保存你所做的模型，以防止你進行另一個跌落試驗分析時丟失數(shù)據(jù)。March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程第2步:跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程第3步:完成Basic標簽的信息:現(xiàn)在填寫B(tài)asic標簽要求的數(shù)據(jù)：選擇預(yù)定義的重力值（或輸入要求的值）輸入跌落高度和用來度量此高度的參考點（即物體的最低點或模型的重心）確定要做跌落試驗的物體方向（動態(tài)旋轉(zhuǎn)或通過兩節(jié)點的向量）指定分析開始時刻和碰撞后運行時間指定寫入結(jié)果文件的輸出頻率記住要用統(tǒng)一單位！混合單位是DTM中最常見的一種錯誤。要利用初始的角速度，你必須選擇“Startanalysisatdroptime”=slowerruntime…12345March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程第3步:跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程對于“SetOrientation,”你有兩種選擇:“Rotate”或“PickNodes”對于

Rotate,將會出現(xiàn)

Pan-Zoom-RotateGUIbox.這是唯一的激活菜單，

運用DynamicViewing或其他按鈕定位模型后，你必須在運行DTM之前關(guān)閉Pan-Zoom-Rotate對話框。注意+Y的屏幕坐標將是自由落體的反方向。我們不會用到物體坐標。對于

PickNodes，圖形用戶界面將會提示你定義屏幕坐標系的+Y方向的矢量，先定義矢量的尾部，然后定義其首部（該方向與自由落體的方向相反）。缺省條件下，向量的首部指向物體的重心（CG）。期望的跌落方向確定了模型中最低點的位置。物體坐標系屏幕坐標系March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程對于“S跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程第4步:完成Velocity標簽的信息:初始的平移速度可以在屏幕或物體坐標系中確定。如果在跌落開始時進行分析，指定的速度就被直接調(diào)用。如果分析在接近碰撞時開始，DTM將把這些速度分量加入到那些由跌落高度和加速度求得的分量中。初始的角速度可以在任何一種坐標系中指定，但是要激活它，分析必須在跌落時開始。而且，只有帶旋轉(zhuǎn)自由度的單元才可以用該特性。如果該特性在模型中不存在，它將變灰。指定一個角速度會顯著增加CPU時間…March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程第4步:跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程第5步:完成Target標簽的信息:接下來，通過Target標簽創(chuàng)建剛性目標面。你可以選擇物體的最低點或物體的重心來作為其中心。你也可以縮放SOLID164剛體的長度和厚度（很少要求這樣）。你也可以指定在接觸計算中目標表面的角度和材料的屬性。而且你可以選擇ASSC或AG接觸，指定靜態(tài)或動態(tài)的摩擦系數(shù)。March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程第5步跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程第6步:檢查Status標簽并運行Solution:現(xiàn)在點擊Status標簽，回顧一下信息總結(jié)，以確信你的所有輸入數(shù)據(jù)都正確。其中terminationtime

是碰撞前后時間的總和。如果你選擇了“startanalysisnearimpacttime”，分析所需的CPU時間將比從跌落點開始進行大大減少。確信該標簽上顯示了如下信息:“SuccessfulSet-Up.Readytodrop.”當你確信所有設(shè)置正確后，點擊OK按鈕。此時，DropTest菜單將激活Solve命令，如下圖所示。March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程第6步跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程在點擊Solve選項之前，你最好能再次保存一下你的數(shù)據(jù)庫。事實上，你可以用ftp把你的數(shù)據(jù)傳到另外一臺機器上，并在它上面運行。你也可以在不影響你的DTM的情況下，對數(shù)據(jù)進行微小的改動。例如，你可以增加終止時間，添加質(zhì)量縮放比例等。

如果你需要利用DTM中的選項來改變設(shè)置的話，利用原始的數(shù)據(jù)，按前面所說的方法進行即可。在你選擇了Solve選項后，DTM將把頭文件寫入到結(jié)果文件中，生成名為.K的輸入文件，并把它提交給LS-DYNA求解器。March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程在點擊So跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程第7步:結(jié)果的后處理:在求解完成之后，DTM將激活跌落試驗菜單中的后處理選項。你既可以運用那些簡潔的工具，也可以用標準的POST1和POST26方法。

最低的節(jié)點和最接近CG的節(jié)點的數(shù)據(jù)被保存在.HIS文件中。March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

...典型的DTM過程第7步:跌落試驗?zāi)K(DTM)

F.跌落試驗?zāi)K(DTM)習(xí)題?這個練習(xí)包括以下問題:?習(xí)題5-1.跌落試驗分析March7,2002跌落試驗?zāi)K(DTM)

F.跌落試驗?zāi)K(DTM)習(xí)總結(jié)第5-2章總結(jié)第5-2章結(jié)論

本章目標這一章復(fù)習(xí)一下本次課程中的基本概念主題隱式—顯式比較建模指導(dǎo)材料指導(dǎo)加載指導(dǎo)接觸指導(dǎo)常規(guī)指導(dǎo)統(tǒng)一的單位制March7,2002結(jié)論

本章目標這一章復(fù)習(xí)一下本次課程中的基本概念March顯式程序的計算工作模型尺寸關(guān)鍵的時間步單元邊長波速:楊氏模量密度終止時間結(jié)論

A.隱式—顯式比較隱式程序的計算工作模型尺寸非線性程度時間步的數(shù)目March7,2002顯式程序的計算工作結(jié)論

A.隱式—顯式比較隱式程序的計算工作結(jié)論

...隱式—顯式比較估計ANSYS/LS-DYNA計算時間:withTCPU =總共占用的CPU秒k =系統(tǒng)因子 e.g.,0.000033CPU-秒/單元Nelem =單元數(shù)t =模擬時間 e.g.,160ms終止時間c =波速 e.g.,5500mm/ms在鋼中l(wèi)min =最小的單元邊長 e.g.,9mm取決于材料的性質(zhì)，單元類型，接觸類型等

March7,2002結(jié)論

...隱式—顯式比較估計ANSYS/LS-DYNA使用隱式求解所需要的工作:尋找求解的收斂標準求解如果計算不收斂，重做第一步工作，直到收斂結(jié)論

...隱式—顯式比較顯式求解所需要的工作:調(diào)整模型以增加時間步長:避免小單元使用剛性體使用質(zhì)量縮放使用更快的速度載荷在金屬成形的模擬中，沖頭的速度可以提高很多而不降低精度。檢查結(jié)果以確定動能，內(nèi)能和沙漏變形能如果可應(yīng)用，在靜態(tài)求解應(yīng)使用動態(tài)松弛或者大阻尼March7,2002使用隱式求解所需要的工作:結(jié)論

...隱式—顯式比較顯式求結(jié)論

B.建模指導(dǎo)盡可能地避免小單元，那會顯著減小時間步長。如果需要小的單元，可以使用質(zhì)量縮放來增加臨界時間步。如果可能的話，不要使用三角形、四面體、棱柱形單元

。盡管也支持這些單元，但是不推薦使用。用立方體單元可以得到更好的結(jié)果。如果全部的沙漏能量超過內(nèi)（應(yīng)變）能的5%，使用其它附加形式的沙漏控制模型。這種能量可以在GLSTAT

和MATSUM

文件中監(jiān)控。另外，全積分單元可以用來處理沙漏問題。然而，這些單元在處理大變形或者彎曲問題時得到的結(jié)果精度較差。

在任何變形結(jié)果不重要的地方使用剛性體，它可以很有效的節(jié)約CPU時間

March7,2002結(jié)論

B.建模指導(dǎo)盡可能地避免小單元，那會顯著減小時間步結(jié)論

C.材料指導(dǎo)在定義材料屬性的時候，確信你使用的是統(tǒng)一的單位。不正確的材料屬性不僅影響材料本身的響應(yīng)，而且會影響模型的接觸剛度。確信在一個模型中使用的材料數(shù)據(jù)是準確的。大多非線性的動力學(xué)問題的計算精度和輸入的材料屬性數(shù)據(jù)的質(zhì)量有直接的關(guān)系。需要花費特別的時間和精力來得到準確的材料數(shù)據(jù)。對于一個給定的問題選擇最好的材料模型。如果不能確定一個部件的物理響應(yīng)是否應(yīng)該包括特定的屬性（例如應(yīng)變速率效應(yīng)），最好使用包括所有可能特性的材料模型。March7,2002結(jié)論

C.材料指導(dǎo)在定義材料屬性的時候，確信你使用的是統(tǒng)結(jié)論

D.加載指導(dǎo)避免單點載荷，它們會激起沙漏模式。一個被激勵的單元傳遞這一模式至其相鄰單元，載荷將被傳播開來。列表或者畫圖顯示載荷曲線，確認它們的準確性。由于LS-DYNA可能“超過”求解時間幾微秒才結(jié)束，載荷時間定義要超過最終求解（中止）時間。

對于‘準靜態(tài)’問題，用高于實際情況的速度來計算可大量節(jié)約CPU時間。在一個剛體節(jié)點上的約束是不允許的。剛體的質(zhì)量中心用EDMP，RIGID命令來施加約束。March7,2002結(jié)論

D.加載指導(dǎo)避免單點載荷，它們會激起沙漏模式。一個結(jié)論

E.接觸指導(dǎo)兩個接觸表面間的初始穿透是不允許的。確信模型在定義的接觸處沒有任何面的相互重疊。只準使用真實的材料屬性和殼的厚度值。材料屬性和幾何接觸面用來決定接觸的罰剛度。在相同的部件之間不要定義重復(fù)的接觸對。對殼單元使用自動的接觸設(shè)置，除非要求知道接觸力。盡可能使用自動一般接觸。它是最容易定義的接觸類型，可以處理大部分接觸情況，并且無需大量的CPU時間。在求解以前列出所定義的接觸面，確認接觸正確定義。March7,2002結(jié)論

E.接觸指導(dǎo)兩個接觸表面間的初始穿透是不允許的。確結(jié)論

F.常規(guī)指導(dǎo)在大多數(shù)分析中使用質(zhì)量縮放來增加臨界時間步長，節(jié)約求解時間。檢查LS-DYNA輸出窗口以確認質(zhì)量增加的百分比是很小的?？偸禽敵鏊械哪芰繑?shù)據(jù)。確認沙漏、阻尼和接觸界面能量都考慮在內(nèi)，這些數(shù)據(jù)可以用來監(jiān)控求解精度和調(diào)試出現(xiàn)的問題。用LS-DYNA控制開關(guān)監(jiān)控求解過程。周期性地使用判斷開關(guān)sw2來檢查求解的進度。如果模型出現(xiàn)發(fā)散，用SW1結(jié)束求解。學(xué)會使用LS-POST(使用EDOPT命令來得到d3plot和d3thdt文件)。LS-POST沒有