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Etudes de test de chute

Les études de test de chute évaluent l'effet du choc entre une pièce ou un assemblage et une surface plane rigide et flexible. La chute d'un objet sur le sol est une application type, ce qui explique le nom du test. Le programme calcule automatiquement l'impact et les chargements gravitationnels. Aucun autre chargement ni déplacement imposé n'est autorisé.

Définition

Le PropertyManager Définition du test de chute vous offre les options suivantes pour définir l'étude du test de chute :
  • Vous devez définir la hauteur de chute (h), l'accélération de gravité (g) et l'orientation du plan d'impact. Le programme calcule la vitesse (v) lors de l'impact comme suit : v = (2gh)1/2. Le corps se déplace dans la direction de la gravité comme un corps rigide jusqu'à ce qu'il entre en contact avec le plan rigide.
  • Vous définissez la vitesse lors de l'impact (v), l'accélération de gravité (g) et l'orientation du plan d'impact. Le programme détermine la région de l'impact en fonction de la direction de la vitesse lors de l'impact.
Pour accéder au PropertyManager Définition du test de chute, créez une étude de test de chute. Dans l'arborescence d'étude de test de chute, double-cliquez sur Configuration.
Aucune rotation n'est prise en compte tant que l'impact initial ne s'est pas produit.

Calculs

Le programme résout un problème dynamique comme étant fonction du temps. Les équations générales de mouvement sont :

FI(t) + FD(t) + FE(t) = R(t)

avec FI(t) représentant les forces d'inertie, FD(t) représentant les forces d'amortissement et FE(t) représentant les forces élastiques. Toutes ces forces dépendent du temps.
Dans l'analyse statique, cette équation est réduite à : FE(t) = R(t) dans la mesure où les forces d'inertie et d'amortissement sont négligées en raison de faibles vitesses et accélérations.

Les forces externes R(t) incluent les forces gravitationnelles et d'impact.

Il existe deux catégories de méthode de base pour l'intégration directe de cette équation dans le domaine du temps : les méthodes implicites et les méthodes explicites. Les méthodes explicites ne requièrent pas l'assemblage ou la décomposition du modèle de raideur, ce qui constitue une fonction pratique permettant d'économiser du temps et des ressources informatiques. Toutefois, elles requièrent un pas de temps plus court qu'une valeur critique pour que la simulation puisse converger. Le pas de temps critique est généralement très court.

Les schémas d'intégration implicites offrent des solutions acceptables avec des pas de temps généralement d'une ampleur une ou deux fois supérieure au pas de temps critique requis par les méthodes explicites. Toutefois, ils requièrent des calculs intensifs pour chacun des pas de temps.

Le logiciel se sert d'une méthode d'intégration de temps explicite pour la résolution des études de test de chute. Il estime automatiquement le pas de temps critique en fonction de la taille du plus petit élément et se sert d'une valeur plus petite pour éviter la divergence. Vous pouvez supprimer les très petites fonctions, le cas échéant, ou utiliser un contrôle de maillage pour éviter la génération de très petits éléments. Le programme ajuste le pas de temps en interne au fur et mesure que la simulation progresse.

Pour en savoir plus sur les méthodes explicites, veuillez vous reporter à l'ouvrage : An Explicit Finite Element Primer de Paul Jacob et Lee Goulding, 2002 NAFEMS Ltd.

Convergence

Une bonne transition dans le maillage contribue à la convergence. Une transition de maillage rapide peut entraîner une divergence. Le solveur vérifie cette condition en surveillant l'équilibre d'énergie. Il affiche un message et s'arrête lorsque l'équilibre d'énergie indique une divergence.

Est-ce que le modèle peut se casser ?

L'étude ne répond pas automatiquement à cette question. Elle ne prévoit pas non plus une éventuelle séparation des composants solidaires du fait de l'impact. Vous pouvez utiliser les résultats pour évaluer le risque que de tels événements se produisent. A titre d'exemple, vous pouvez utiliser les contraintes maximales pour prévoir la rupture du matériau et les forces de contact pour prévoir la séparation des composants.



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