【問題描述】

一實體塊以50m/s的速度撞擊一個支架,需要確定撞擊過程中結構變形和支架的受力變化。支架和塊體為結構鋼Johnson Cook強化塑性材料,撞擊時間為1ms。

【問題分析】

1. 這是一個典型的碰撞事件,時間短暫,只有1毫秒,需要使用顯式動力學分析模塊。

2. 由于支架是薄壁構件,先創建實體再抽取中面得到板殼模型。

3. 建模時實體塊與支架接觸在一起,直接給初速度。

【求解過程】

1.打開ANSYS Workbench

2.創建顯式動力學分析系統

3.設置材料模型

雙擊engineering data單元格,設置材料屬性。

對于默認的結構鋼材料,加入Johnson Cook strength的塑性材料屬性。

退出材料設置,返回到WB環境中。

4.創建幾何體

雙擊geometry單元格,進入到DM中,選擇毫米作為長度單位。

(1)創建面板

先在XOY面內創建一個草圖如下圖

再沿著Z軸的正方向拉伸5mm得到面板實體。

(2)創建四根筋

再在XOY面內創建一個草圖如下。該草圖包含四個矩形,這就是四根筋的截面形狀。

然后沿著Z軸的負方向拉伸10mm得到4根筋。

(3)創建跌落物

在面板的上表面中心處創建一個20*20*10的長方體,注意是另外一個物體。

(4)對支架抽取殼模型

首先對支架抽取中面。

然后用Joint將上述面連接在一起。

此處的操作及結果如下圖

現在,有了兩個part,一個是跌落物,一個是支架。

建模完畢,退出DM.

5.設置實體接觸

雙擊model單元格,進入到mechanical中。

設置接觸特性。系統已經自動設置了兩個part之間的接觸關系,這里考慮殼體的厚度影響,設置殼厚度影響因子為1.

6.劃分網格

按照默認方式劃分網格。

單元質量如下圖

可見,單元質量良好。

7.設置分析條件

給滑塊施加一個指向支架面的50米每秒的初速度。

設置分析0.001秒。

8.設置邊界條件

固定四根筋板底面的邊。

9.求解

10.后處理

查看撞擊過程中的應力。