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落下測試研究

落下測試專題會評估具剛性或彈性平坦表面的零件或組合件之撞擊效應。將物體掉落在地面上是典型的應用,因此以此為名。程式會自動計算撞擊及重力負載。不允許負載或拘束。

設置

落下測試設定 PropertyManager 允許您使用下列選項設定落下測試研究:
  • 您可定義落下高度 (h)、重力加速度 (g),以及撞擊平面的方向。 本程式會計算撞擊速度 (v): v = (2gh)1/2。本體會以剛性體朝重力方向移動直到撞上剛性平面。
  • 您可定義撞擊速度 (v)、重力加速度 (g),以及撞擊平面的方向。 本程式會根據撞擊速度方向判斷撞擊範圍。
要存取落下測試設定 PropertyManager,請產生落下測試研究。 在落下測試研究樹狀結構中,按一下設定
在初始撞擊發生之前不會考量旋轉。

計算

程式以時間函數解決動態的問題。動作的一般方程式為:

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

其中 FI(t) 為慣性力、FD(t) 為濕化力,且 FE(t) 為彈力。上述這些力會依時間而定。
在靜態分析中,此方程式會減為:FE(t) = R(t),因為速度與加速度較小,所以會忽略慣性和濕化力。

濕化目前並未列入考量。外力 R(t) 包括重力及撞擊力。

上述為直接將此方程式整合在時域中的兩種基本類別方式:隱性法和顯性法。顯性法不需要組合或分解矩陣;此種方式可節省電腦時間及資源。但是,它們需要將時間步階設為比臨界值小,才能使解答趨於一致。臨界時間步階通常非常小。

隱性法可提供可接受的解答,其時間步階通常會比顯性法所需的臨界時間步階大一或兩階。不過,每個時間步階都需要密集計算。

本軟體會使用顯性時間整合法來解決落下測試專題。它會自動根據最小元素大小來推估臨界時間步階,並使用較小的值來避免發散。如果可以的話,您可抑制非常小的功能,或使用網格控制,以試著避免產生非常小的元素。此程式會隨著求解的進行來內部調整時間步階。

如需顯性法的更多資訊,請參考:Paul Jacob 和 Lee Goulding 的《An Explici Finite Element Primer》,2002 NAFEMS Ltd.。

收斂

在網格中的良好轉變有助於收斂。快速網格轉變可能會造成發散。求解器會監視能量平衡來檢查此項條件。當能量平衡指出發散時,它就會發出訊息並停止。

模型是否會斷裂?

本專題不會自動回答此問題,也不會預測結合零組件在受到撞擊時是否會分離。您可使用此結果來評估發生此種事件的可能性。例如,您可使用最大應力來預測材料失敗及接觸面,來預測零組件的分離可能性。



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