基于ANSYS_LS_DYNA的实木家具跌落仿真分析
基于LS-DYNA的移动硬盘跌落冲击耐撞性能分析
基于LS-DYNA的移动硬盘跌落冲击耐撞性能分析
杨书仪;刘德顺;赵继云
【期刊名称】《振动与冲击》
【年(卷),期】2012(031)009
【摘要】移动硬盘独特的机械工作方式和部件结构的复杂性决定其对振动冲击非常敏感.针对移动硬盘复杂的内部结构,遵循质量等效原则,基于ANSYS/LS - DYNA 动力学分析软件建立非工作状态下的移动硬盘整体跌落冲击有限元模型,分析并确定移动硬盘跌落冲击耐撞性能评价指标.通过数值仿真,分析传动臂材料、传动臂形状以及跌落角度对移动硬盘耐撞性能的影响,为移动硬盘的耐撞性分析、评估与设计提供理论依据.
【总页数】5页(P13-17)
【作者】杨书仪;刘德顺;赵继云
【作者单位】湖南科技大学机电工程学院,湘潭 411201;湖南科技大学机电工程学院,湘潭 411201;中国矿业大学,徐州 221008
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.基于LS-DYNA的保险杠耐撞性虚拟试验研究 [J], 夏磊;陈昆山
2.基于LS-DYNA的不同结构船体耐撞性能研究 [J], 唐友名;洪伟鹏;刘娜
3.基于神经网络与遗传算法的移动硬盘耐撞性能多目标优化设计 [J], 杨书仪;刘德
顺;赵继云
4.基于有限元法和Taguchi方法的移动硬盘耐撞性能稳健设计 [J], 杨书仪;刘德顺;赵继云;文泽军
5.基于同伦摄动法三次型非线性系统跌落冲击响应分析 [J], 曾台英;丁逸秋
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基于 LS-DYNA的复合材料夹芯结构动态冲击仿真分析
基于 LS-DYNA的复合材料夹芯结构动态冲击仿真分析摘要：建立了飞机典型复合材料夹芯结构的有限元模型，利用大型动力有限元分析软件LS-DYNA对其进行动力学冲击仿真分析。
通过仿真分析结果与试验结果的对比研究，验证了仿真分析方法的准确性和可靠性。
研究结果为同类实际工程问题提供了科学可行的分析、解决手段和参考依据。
关键词：复合材料；夹芯结构；动态冲击；仿真分析1. 概述复合材料在飞机结构上的大量应用已经引发了航空制造业的一场革命，与此同时，复合材料飞机结构分析，特别是冲击动力响应分析显得非常有实际意义。
由于全尺寸飞机结构冲击试验周期长、操作困难，且成本巨大，难以得到预期丰富的数据结果。
自上世纪80年代后，美国空军飞行动力试验室开始使用MAGNA（材料和几何非线性分析）程序对现役飞机结构进行动力响应分析，取得了很好的分析结果，而且大大节省了新机型的研制费用和研制周期[1]。
随着计算机软、硬件技术的发展和有限元理论研究的深入，数值模拟仿真技术在航空飞行器领域得到越来越广泛的应用。
本文利用大型动力有限元分析软件LS-DYNA，对典型复合材料夹芯结构在冲击荷载作用下的动力响应问题进行了数值仿真分析。
2. LS-DYNA动力有限元分析简介LS-DYNA软件是功能齐全的几何非线性（大位移、大转动和大应变）、材料非线性（140多种材料动态模型）以及摩擦和接触分离等界面状态非线性有限元分析程序。
它以Lagrange算法为主，兼有ALE和Euler算法；以显式求解为主，兼有隐式求解功能；以结构分析为主，兼有热分析、流固耦合功能；以非线性动力分析为主，兼有静力分析功能；是军用和民用相结合的通用结构分析非线性有限元程序[2]。
3. 复合材料夹芯结构冲击试验试验用复合材料夹芯结构由上下2层玻璃纤维复合材料面板及其中间的泡沫夹芯层组成。
上面板厚度为0.8mm，由4层复合材料单层板构成，铺层顺序为452/-452；下面板厚度为0.4mm，由2层单层板构成，铺层顺序为45/-45；夹芯层为PVC泡沫材料，泡沫夹芯层有2种不同的厚度，分别为7mm和18mm；夹芯板试件为245mm×245mm的方板。
基于ANSYS_LS_DYNA的示位标入水冲击仿真分析
* 收稿日期： 2011－11－15
·15·
·抗恶劣环境设计与试验技术·
电子机械工程
2012 年 4 月
件在研究入水、碰撞、跌落、爆炸等复杂非线性动力学 分析中得到了广泛的应用，大量用户的仿真结果与实 验结果的一致程度较高，且在设计前期进行数值分析 较为灵活，适应性强，对结构详细设计有重要的指导意 义。基于上述背景，本文采用有限元软件 ANSYS / LSDYNA 对示位标入水过程进行有限元建模及数值分 析，试图得到示位标在不同姿态、速度下入水的冲击载 荷参数，指导其后继的结构优化设计。
电子机械工程
Electro－Mechanical Engineering
Vol． 28． No． 2 Apr． 2012
基于 ANSYS / LS-DYNA 的示位标入水冲击仿真分析*
蒋克强1 ，张遵鸥1 ，张培成2
（ 1． 中国电子科技集团公司第三十六研究所， 浙江 嘉兴 314033； 2． 东岳搬运机械有限公司， 山东 泰安 271000）
图 2 示位标倒立入水模拟
由分析可知最大冲击加速度随入水速度的增大基 本呈线性增大趋势； 但当入水速度大于一定数值时，单 次冲击的加速度曲线不再是一个典型的冲击波，而是 出现震荡减小现象，如图 3 所示，这也导致冲击时间随 着入水速度的增大而减小，但当速度增大到一定程度 后，冲击时间减幅趋缓，如图 4 所示。
倒立入水时，大端面首先接触水面，撞水面积比竖 直入水大，示位标受到比竖直入水更大的冲击，但冲击 时间接近，可见减小入水冲击的接触面可有效降低冲 击载荷。 2． 2 水平入水
如图 5 所示，当水平落入水中时，示位标大端面 （ 节点 472 所在面） 的边缘首先撞水，受到冲击力后减 速入水，水面向上的反作用力使示位标产生旋转，另一 端因旋转导致入水速度增加，故当另一端 （ 节点 757 所在面） 也接触水面时，其入水速度比首先接触水面 的节点速度大，受到更大的冲击载荷，如图 5 所示。故 在对示位标进行结构设计时，要考虑到不同姿态入水 可能引起的最大冲击载荷，并对相应薄弱部位的结构 做加强设计。
ANSYS LS-DYNA基本分析流程
案例学习与分析
金属材料结构的跌落分析
1. ANSYS Workbench模型的建立
– 包括小球与碰撞面
2. 材料的定义 3. 网格的划分 4. 初始条件的定义 5. 约束条件的定义 6. 求解控制 7. 输出K文件 8. 求解 9. LS-Prepost的结果查看
10. 增加失效准则
A
金属材料结构的跌落分析
1.双击Model进入Model模 块，可进行网格划分，初始条 件等的设置
金属材料结构的跌落分析
薄壳结构的厚度
A， 问号表示缺乏数据
C B
金属材料结构的跌落分析
薄壳结构的材料
A
B
金属材料结构的跌落分析
设定小球为刚性体
A
B
金属材料结构的跌落分析
网格的划分
A
B C
金属材料结构的跌落分析
网格的划分
金属材料结构的跌落分析
初始条件的设定
B
A
C，选择小球
金属材料结构的跌落分析
初始条件的设定
D，设定y方向的速度为1m/s
金属材料结构的跌落分析
约束条件的设定
A，选择Fix Suport固定约束条件
B，选择薄板的两侧边线
金属材料结构的跌落分析
施加重力的作用
金属材料结构的跌落分析
几何建模
B A
C
金属材料结构的跌落分析
几何建模(碰撞板的建模)
A
C B
金属材料结构的跌落分析
几何建模(碰撞板的建模)
B
A
C
D
金属材料结构的跌落分析
几何建模
D A
B C
金属材料结构的跌落分析
有限元法与ANSYS在家具结构分析中的应用
在家具结构分析中，有限元法与ANSYS的应用方法与技巧如下：
1、选择合适的离散化方法：离散化方法直接影响计算精度和计算效率。在 选择离散化方法时，需要考虑计算资源的限制和实际问题的特点。
2、准确描述边界条件：边界条件是影响结构性能的重要因素。在建立模型 时，需要准确描述沙发的边界条件，如固定支撑、活动支撑等。
可以通过改变支架结构或材料属性来降低应力水平；又比如，某机枪弹匣附 近的零部件会受到较大的冲击载荷，可以通过增加加强筋或改变材料属性来提高 结构强度。
需要注意的是，有限元结构分析需要耗费大量的计算资源和时间，同时还需 要工程师们具备一定的有限元分析知识和经验。因此，在实际应用中，需要权衡 分析成本和实际需求的关系。此外，由于实际工况的复杂性和不确定性，有限元 分析结果可能存在一定的误差。因此，需要结合实际情况和实验数据进行验证和 修正，以获得更为准确的分析法已经成为一种广泛应 用于各种工程领域的重要工具。砌体结构是一种常见的建筑结构形式，具有传力 路径不明确、材料非线性等特点，因此，对其进行非线性有限元分析是非常必要 的。ANSYS是一款广泛使用的有限元分析软件，具有强大的非线性分析和仿真能 力，适用于各种工程领域的有限元分析。因此，本次演示旨在研究ANSYS在砌体 结构非线性有限元分析中的应用，以期提高分析精度和效率。
3、求解：通过ANSYS的求解器，对有限元模型进行求解，得到各节点的位移、 应力、应变等结果。
4、后处理：对计算结果进行后处理，包括结果可视化、数据提取、优化设 计等等。
通过有限元分析，可以获得某机枪在各种工况下的应力、应变、强度等参数， 为结构的优化和改进提供依据。例如，通过分析发现，某机枪的支架在不同工况 下会出现较大的应力集中，
2、数据采集
Lsdyna中正确施加质量阻尼的方法及仿真验证
Lsdyna中正确施加质量阻尼的方法及仿真验证LS-DYNA中的质量阻尼(Mass damping)包括damping_global & damping_part_ mass，是用于抑止低频的结构振动模式，这个是比较常用的，因为工程上大多数产品、结构的前几阶模态频率相对较低（一般是几百赫兹以内），所以进行刚度阻尼的设置在一般的冲击动力学中基本上不起阻尼作用，也就是说施加或不施加刚度阻尼，产品、结构的冲击响应结果基本没有变化。
尤其对于有缓冲性能的材料、结构，施加质量阻尼就显得十分必要了。
算例验证：对带有缓冲泡棉的装配体模型施加Y向冲击加速度曲线进行计算，模型见图1。
图1 计算模型缓冲泡棉材料参数及材料模型注：①EPE材料作为一种非线性材料，具有超弹性的特点。
本计算参考已有的关于EPE材料力学性能的研究文献，引用文献中相关参数及材料模型(MAT98)。
MAT98卡片参数设置如下：[1] 雷鹏等. 基于Johnson-cook本构模型的EPE包装跌落冲击模拟[J].包装工程, 2018[2] 路冰琳. 发泡聚乙烯缓冲材料的静态压缩缓冲曲线研究[J].包装工程, 2007对缓冲泡棉施加一定的质量阻尼，如图2所示，阻尼系数值约为0.13，该值是根据ls-dyna用户手册中推荐值4πf计算得到，f为装配体中该零件的最低阶固有频率(约为0.01kHz)。
（注：重点来了，计算时一定要注意lsdyna中频率的默认单位：kHz，其他物理量量纲是：mm，ms，kg，kN）进行冲击仿真计算，得到缓冲泡棉的动能时程曲线，见图3，动能峰值存在衰减趋势(衰减幅度约为5.5%)。
如果施加了刚度阻尼，就会发现动能不会衰减，图略。
上述参数设置经过本人计算验证，读者可自行验证。
阻尼卡片设置阻尼作用的时间曲线图2 质量阻尼加载方式图3 缓冲泡棉动能时程曲线。
利用ANSYSLS-DYNA仿真计算
利用ANSYS/LS-DYNA仿真计算ANSYS/LS-DYNA的前后处理器是ANSYS/PRE-POST,求解器LS-DYNA，是全世界范围内最知名的有限元显式求解程序。
LS-DYNA在1976年由美国劳伦斯·利沃莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）J.O.Hallquist博士主持开发，时间积分采用中心差分格式，当时主要用于求解三维非弹性结构在高速碰撞、爆炸冲击下的大变形动力响应，是北约组织武器结构设计的分析工具。
LS-DYNA的源程序曾在北约的局域网Pubic Domain公开发行，因此在广泛传播到世界各地的研究机构和大学。
从理论和算法而言，LS-DYNA是目前所有的显式求解程序的鼻祖和理论基础。
1988年，J.O.Hallquist创建利沃莫尔软件技术公司（Livermore Software Technology Corporation），LS-DYNA开始商业化进程，总体来看，到目前为止在单元技术、材料模式、接触算法以及多场耦合方面获得非常大的进步。
1996年功能强大的ANSYS前后处理器与LS-DYNA合作，命名为ANSYS/LS-DYNA，目前是功能最丰富，全球用户最多的有限元显式求解程序。
ANSYS/LS-DYNA的用户主要是发达国家的研究机构、大学和世界各地的工业部门（航空航天、汽车、造船、零件制造和军事工业等）。
应用领域是：高速碰撞模拟（如飞机、汽车、火车、船舶碰撞事故引起的结构动力响应和破坏）、乘客的安全性分析（保护气囊与假人的相互作用，安全带的可靠性分析）、零件制造（冲压、锻压、铸造、挤压、轧制、超塑性成形等）、罐状容器的设计、爆炸过程、高速弹丸对板靶的穿甲模拟、生物医学工程、机械部件的运动分析等。
ANSYS/LS-DYNA强大功能的基础是求解器的理论基础和丰富算法。
下面仅就LS-DYNA在模拟冲压、锻压和铸造等工艺过程的功能和特色进行说明：1. 冲压薄板冲压过程的物理描述是：在模具各部件（通常是凸模、凹模和压料板）的共同作用下，板料发生大变形，板料成形的变形能来自强迫模具部件运动外功，而能量的传递完全靠模具与板料的接触和摩擦。
[精彩]用ls-dyna的仿真计算
用ANSYS/LS-DYNA仿真计算发布时间:2003/02/15来源: 中国仿真互动双击鼠标滚屏ANSYS/LS-DYNA的前后处理器是ANSYS/PRE-POST,求解器LS-DYNA，是全世界范围内最知名的有限元显式求解程序。
LS-DYNA在1976年由美国劳伦斯·利沃莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）J.O.Hallquist博士主持开发，时间积分采用中心差分格式，当时主要用于求解三维非弹性结构在高速碰撞、爆炸冲击下的大变形动力响应，是北约组织武器结构设计的分析工具。
LS-DYNA的源程序曾在北约的局域网Pubic Domain公开发行，因此在广泛传播到世界各地的研究机构和大学。
从理论和算法而言，LS-DYNA是目前所有的显式求解程序的鼻祖和理论基础。
1988年，J.O.Hallquist创建利沃莫尔软件技术公司（Livermore Software Technology Corporation），LS-DYNA开始商业化进程，总体来看，到目前为止在单元技术、材料模式、接触算法以及多场耦合方面获得非常大的进步。
1996年功能强大的ANSYS前后处理器与LS-DYNA合作，命名为ANSYS/LS-DYNA，目前是功能最丰富，全球用户最多的有限元显式求解程序。
ANSYS/LS-DYNA的用户主要是发达国家的研究机构、大学和世界各地的工业部门（航空航天、汽车、造船、零件制造和军事工业等）。
应用领域是：高速碰撞模拟（如飞机、汽车、火车、船舶碰撞事故引起的结构动力响应和破坏）、乘客的安全性分析（保护气囊与假人的相互作用，安全带的可靠性分析）、零件制造（冲压、锻压、铸造、挤压、轧制、超塑性成形等）、罐状容器的设计、爆炸过程、高速弹丸对板靶的穿甲模拟、生物医学工程、机械部件的运动分析等。
ANSYS/LS-DYNA强大功能的基础是求解器的理论基础和丰富算法。
基于ANSYS_LS_DYNA的齿轮传动冲击特性仿真分析
基于 A NSY S/ LS - D Y NA 的齿轮传动冲击特性仿真分析张发民( 北京理工大学 机械与车辆学院 , 北京 100081)摘要 以连续介质波动理论为基础 ,使用 ANSY S/ LS - DY NA 有限元动力学仿真软件 ,建立了一对齿 轮传动的冲击特性仿真模型 ,得到了在不同加载 、初始条件下 ,参与啮合的每个轮齿齿面动载荷和齿轮啮 合力随时间变化的曲线 ,以及被动齿轮的转速动态响应曲线 ,从而为齿轮的强度分析提供了可靠依据 。
关键词 齿轮传动 冲击 有限元方法Simulation A nalysis of G ear T ransmissi on Imp act Ch aracteristicb a s e d on ANSYA/ LS - DY NAZhang Famin( School of Mechanical & V ehicle Engi neeri ng ,Be ijing I nstitute of Technology ,Beijing 100081 ,China )Abstract The sim ulati on m odel of gear transm issi on im pact characteristic is established by using the ANSY S/ LS - D Y NA software based on the continuous medium ware theory. The curves of the meshing force and dynamic l oad be 2 tween gear tooth surface changing with tim e , and the dynamic response curve of driven gear rotati onal speed curve un 2 der different l oad and initial conditi ons are acquired. The reliable basis for gear strength analysis is provided.K ey w or d s G ear transm issi onIm pactFE M学问题 ,同样也非常适用于齿轮动态啮合特性的数值仿真研究 。
基于ANSYS／LS-DYNA的低速碰撞仿真模拟
基于ANSYS／LS-DYNA的低速碰撞仿真模拟
岳建军
【期刊名称】《中国造船》
【年(卷),期】2004(045)B12
【摘要】提出一种基于ANSYS／LS-DYNA低速碰撞动力响应计算的显式求解分析方法。
首先采用有限元法，将撞击体离散成由三维实体单元构成的具有一定初始速度的离散质量系统，对靶板采用二维壳单元离散。
然后在给定撞击速度的输入条件下，采用点面接触算法求解低速碰撞的动力响应时间历程。
结合一个工程实例计算，说明了该方法的适用性。
【总页数】5页(P157-161)
【作者】岳建军
【作者单位】华中科技大学交通科学与工程学院，湖北武汉430074
【正文语种】中文
【中图分类】U661.43
【相关文献】
1.基于LS-DYNA的汽车保险杠低速碰撞仿真研究 [J], 胡韶文;宋年秀;许津;孙根柱;刘鹏
2.基于ANSYS Workbench的汽车滑轨自动注油装置中喷油嘴低速碰撞分析 [J], 王登阳;顾文斌;杨浩;骆文韬;张晓武;肖沛
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4.基于SolidWorks和LS-DYNA的汽车保险杠低速碰撞仿真研究 [J], 谢颂京
5.基于LS-DYNA的采煤机滚筒仿真模拟 [J], 黄秋来
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