2020-02-28弹簧锤冲击分析(原创李克鹏)

本教程的目的在于帮助LS-Dyna初级用户更方便地利用HyperMesh的强大前处理功能。

一、问题描述" D

模型文件:0.5J.hm(模型见附件)

* l+ m' c9 a# q: E目标:模拟壳体在0.5J弹簧锤能量冲击下壳体应力情况。

采用单位:

质量 T;/ F, x0 g$ ]9 o6 g7 x时间 S;$ ?/ P- `/ `: f

长度 mm

; t7 r- ]% n% M分析手段:前处理工作在HyperMesh9.0中完成,运算提交采用LS-Dyna971。

二、有限元建模

1.网格划分过程略

2.导入0.5j.k文件前,在Hypermesh中主菜单的Preferences下选择User Profile面板中选择LS-Dyna模板。

3.在import面板下点击import导入0.5j.k文件。


4.建立材料

各部件的材料属性表如下:


在曲线编辑中先进行曲线弹塑性曲线定义:

进入Materials面板,选择create子面板,为材料取名为ABS,选择一种颜色,在card image中选择MATL24,选择24号弹塑性材料,点击create/edit,并在Rho下输入数值1.05e-9(T/mm³),设定弹性模量E为2000(MPa),泊松比Nu为0.39,在LCSS中加载上述定义的弹塑性曲线,点击return退出材料编辑,如下图:


冲击球材料,只考虑弹性阶段,采用MAT1建立1号弹性材料,点击create/edit,并在Rho下输入数值3.106e-8 (T/mm³),设定弹性模量E为200000(MPa),泊松比Nu为0.3,点击return退出材料编辑,如下图:

5.建立Property

此结构中全为实体模型,因此需只建立solid属性即可,进入Properties面板,选择create子面板,为Property取名为solid,选择一种颜色,在card image中选择SectSld,点击create/edit,如下图:

6.将properties分别赋予上述各部件

进入Component面板,选择update子面板,点击component,勾选shell,点击select;点击Card image,令Card image=Part;点击Material,令Material= ABS;点击property,令property=solid,点击update,至此顺利将相应的材料和property赋给housing,如下图:

7.定义set集合

首先建立加载速度所需集合,在分析模块的entity sets中进行结合创建,选择冲击锤上所有节点(注:务必排除冲击物体上节点)

三、边界条件设定

1.定义接触

选择interfaces,在type和card中选则singlesurface选项卡,然后点击创建/编辑按钮

进入Contact编辑面板,点击FS,令FS=0.1;点击FD,令FD=0.05;点击DC,令DC=0.001;勾选AdditionalCards,点击SOFT,令SOFT=1,options选项中选择Automatic选项,如下图:

! _0 f- k  O# n# x2 K+ U, y) d2 ]

点击Return,进入interface中的Add子面板,点击slave下的按键,使之成为coms;点击coms,选择可能存在接触的所有层,点击select退出,点击Update,完成对Contact的定义,如下图:

2.定义冲击锤初速度

点击主菜单的Tools→Create Cards→INITIAL→INITIAL_VELOCITY_GENERATION,在出现的对话框中令Name=velocity,如下图所示:

单击OK进入velocity编辑面板,单击NSID,勾选Velocity_set;单击Vz,将Vz的值改为3162.3,点击Return退出,如下图:

3.定义加速度

card选择loadbody然后点击创建/编辑

在弹出对话框中进行加速度设置,如下图,至此边界条件设置完成。

4.定义约束

对壳体底部施加固定约束,冲击锤只释放冲击方向约束

四、输出控制

详见K文件选项卡内容

1.从Analysis面板进入到control cards子面板,点击Title card,输入drop test。

2.点击Return退出面板Title card子面板,点击CONTROL_CONTACT,进入CONTROL_CONTACT子面板,将卡片设置成如下图所示:

3.点击Return退出CONTROL_CONTACT面板,点击Next,点击CONTROL_ENERGY,进入CONTROL_ENERGY编辑面板,将面板的内容设置成如下图所示:

4.点击Return退出CONTROL_ENERGY子面板,点击CONTROL_HOURGLASS,进入CONTROL_HOURGLASS编辑面板,令IHQ=1,QH=1。

5.点击Return退出CONTROL_HOURGLASS面板,点击next,点击CONTROL_TERMINATION,进入CONTROL_TERMINATION编辑面板,令ENDTIM=0.004(s),将求解时间定义为0.003秒。

6.点击Return退出CONTROL_TERMINATION子面板,点击next,点击CONTROL_TIMESTEP,进入到CONTROL_TIMESTEP面板,将面板的内容设置成如下图所示:

7.点击Return退出CONTROL_TIMESTEP面板,点击DATABASE_BINARY_D3PLOT,进入DATABASE_BINARY_D3PLOT编辑面板,令面板中的DT=1e-4。

8.点击Return退出DATABASE_BINARY_D3PLOT子面板,点击next,点击DATABASE_OPTION,进入DATABASE_OPTION编辑面板,将面板的内容设置成如下图所示:

9.点击Return,退出DATABASE_OPTION子面板,点击Return,退出control cards面板,完成输出控制项的设置。

10. 将模型save as为example_complete.hm。

至此,所有的前处理工作完成。

五、输出模型求解及结果查看

1. 输出example_complete.dyn文件,点击Apply按钮,如下图:

2.打开LS-Dyna971程序,点击求解开始按钮,弹出求解文件设置窗口,点击Browse…,将之前生成的Dyn文件写入到LS-Dyna求解器中,根据计算机的配置设置相应的NCPU和MEMORY,点击Run求解,如下图:

3.求解顺利结束后,打开hyperview(或LS-Prepost)可以查看各部件上的应力、应变分布状况,速度、加速度等结果,如下图:

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