Studie pádové zkoušky vyhodnocují účinek nárazu dílu nebo sestavy do pevného nebo pružného rovinného povrchu. Typickým případem je upuštění objektu na podlahu. Program automaticky počítá zatížení pádu a gravitace. Žádná jiná zatížení ani uchycení nejsou povolena.
Příprava na výrobu
Správce PropertyManager
Nastavení pádové zkoušky nabízí následující možnosti nastavení studie pádové zkoušky:
- Definujete výšku pádu (h), gravitační zrychlení (g) a orientaci roviny rázu. Program vypočítá rychlost (v) při rázu takto: v = (2gh)1/2. Těleso se pohybuje ve směru gravitace jako pevné těleso, dokud nenarazí do pevné roviny.
- Definujete rychlost při nárazu (v), gravitační zrychlení (g) a orientaci roviny rázu. Program určí oblast rázu podle směru při nárazu.
Chcete-li použít správce
Nastavení pádové zkoušky, vytvořte studii pádové zkoušky. Ve stromu studie pádové zkoušky poklepejte na položku
Nastavení.
Dokud nedojde k nárazu, neberou se v úvahu žádné rotace.
Výpočty
Program vyřeší dynamický problém jako funkci času. Obecná rovnice pohybu má následující tvar:
FI(t) + FD(t) + FE(t) = R(t)
kde F
I(t) jsou síly setrvačnosti, F
D(t) jsou síly tlumení a F
E(t) jsou síly pružnosti. Všechny tyto síly jsou závislé na čase.
Ve statické analýze se tato rovnice zjednoduší na následující tvar: FE(t) = R(t), protože síly setrvačnosti a tlumení jsou kvůli malým rychlostem a zrychlením zanedbány.
Tlumení se v současné době nebere v úvahu. Mezi vnější síly R(t) patří rázové síly a gravitace.
Existují dvě základní třídy metod přímé integrace této rovnice do časové domény; jsou to implicitní a explicitní metody. Explicitní metody nevyžadují sestavení nebo rozložení matice tuhosti, což je zajímavá vlastnost, která šetří čas a zdroje počítače. Vyžadují však, aby byl časový krok menší než kritická hodnota, aby se řešení přiblížilo ke správným výsledkům. Kritický časový krok je obvykle velmi malý.
Schémata implicitní integrace nabízí přijatelné výsledky u časových kroků, které jsou obvykle o jeden nebo dva řády větší než kritický časový krok vyžadovaný explicitními metodami. Při jejich použití se však při každém časovém kroku provádějí náročné výpočty.
Software řeší studie pádové zkoušky pomocí explicitní metody časové integrace. Automaticky odhadne kritický časový krok podle nejmenší velikosti elementu a používá menší hodnoty, aby zabránil odchylkám. Velmi malé elementy je možné ve vhodných případech potlačit nebo se můžete pomocí kontroly sítě pokusit zabránit jejich vytváření. Program v průběhu řešení vnitřně upravuje časový krok.
Více informací o explicitních metodách nabízí publikace An Explicit Finite Element Primer od Paul Jacob a Lee Goulding, 2002 NAFEMS Ltd.
Konvergence
Vhodné přechody v síti pomáhají konvergenci. Rychlý přechod sítě může způsobit odchylky. Řešič tento stav kontroluje sledováním rovnosti energií. Pokud rovnost energií vykazuje odchylku, zobrazí zprávu a zastaví se.
Dojde k porušení modelu?
Studie na tuto otázku nemůže automaticky odpovědět. Nemůže ani odhadnout rozdělení spojených součástí v důsledku nárazu. Možnost výskytu takových jevů můžete vyhodnotit pomocí výsledků. Je například možné odhadnout selhání materiálu pomocí maximálních napětí nebo rozdělení součástí pomocí kontaktních sil.