基于ANSYS Workbench的固体物跌落分析

【问题描述】

一实体块以50m/s的速度撞击一个支架,需要确定撞击过程中结构变形和支架的受力变化。支架和块体为结构钢Johnson Cook强化塑性材料,撞击时间为1ms。

【问题分析】

1. 这是一个典型的碰撞事件,时间短暂,只有1毫秒,需要使用显式动力学分析模块。

2. 由于支架是薄壁构件,先创建实体再抽取中面得到板壳模型。

3. 建模时实体块与支架接触在一起,直接给初速度。

【求解过程】

1.打开ANSYS Workbench

2.创建显式动力学分析系统

3.设置材料模型

双击engineering data单元格,设置材料属性。

对于默认的结构钢材料,加入Johnson Cook strength的塑性材料属性。

退出材料设置,返回到WB环境中。

4.创建几何体

双击geometry单元格,进入到DM中,选择毫米作为长度单位。

(1)创建面板

先在XOY面内创建一个草图如下图

再沿着Z轴的正方向拉伸5mm得到面板实体。

(2)创建四根筋

再在XOY面内创建一个草图如下。该草图包含四个矩形,这就是四根筋的截面形状。

然后沿着Z轴的负方向拉伸10mm得到4根筋。

(3)创建跌落物

在面板的上表面中心处创建一个20*20*10的长方体,注意是另外一个物体。

(4)对支架抽取壳模型

首先对支架抽取中面。

然后用Joint将上述面连接在一起。

此处的操作及结果如下图

现在,有了两个part,一个是跌落物,一个是支架。

建模完毕,退出DM.

5.设置实体接触

双击model单元格,进入到mechanical中。

设置接触特性。系统已经自动设置了两个part之间的接触关系,这里考虑壳体的厚度影响,设置壳厚度影响因子为1.

6.划分网格

按照默认方式划分网格。

单元质量如下图

可见,单元质量良好。

7.设置分析条件

给滑块施加一个指向支架面的50米每秒的初速度。

设置分析0.001秒。

8.设置边界条件

固定四根筋板底面的边。

9.求解

10.后处理

查看撞击过程中的应力。