Badania testu upuszczenia oszacowują skutek uderzenia części lub złożenia o sztywną lub elastyczną powierzchnię planarną. Upuszczenie przedmiotu na podłogę to typowy przykład zastosowania i stąd nazwa badania. Program automatycznie oblicza obciążenia od uderzenia i grawitacji. Żadne inne obciążenia ani umocowania nie są dozwolone.
Ustawienia
Menedżer właściwości PropertyManager
Ustawienia testu upuszczenia pozwala na skonfigurowanie następujących opcji testu upuszczenia:
- Użytkownik definiuje wysokość upuszczenia (h), przyspieszenie grawitacyjne (g) oraz orientację płaszczyzny uderzenia. Program oblicza prędkość (v) w chwili uderzenia ze wzoru: v = (2gh)1/2. Obiekt porusza się w kierunku grawitacji jako obiekt sztywny, do chwili uderzenia w sztywną płaszczyznę.
- Użytkownik definiuje prędkość w momencie uderzenia (V), przyspieszenie grawitacyjne (g) oraz orientację płaszczyzny uderzenia. Program określa miejsce uderzenia w oparciu o kierunek prędkości w chwili uderzenia.
Aby uzyskać dostęp do
Ustawień testu upuszczania w menedżerze właściwości PropertyManager, należy utworzyć badanie upadku. W drzewie badania upadku dwukrotnie kliknąć
Konfiguracja.
Do momentu rozpoczęcia uderzenia nie są uwzględniane żadne obroty.
Obliczenia
Program rozwiązuje dynamiczny problem jako funkcję czasu. Ogólne równania ruchu:
FI(t) + FD(t) + FE(t) = R(t)
gdzie F
I(t) są siłami bezwładności, F
D(t) są siłami tłumienia, a F
E(t) są siłami sprężystości. Wszystkie te siły są zależne od czasu.
W analizie statycznej równanie to upraszcza się do postaci: FE(t) = R(t), ponieważ siły bezwładności i tłumienia są ignorowane ze względu na niewielkie prędkości i przyspieszenia.
Tłumienie nie jest aktualnie rozważane. Siły zewnętrzne R(t) obejmują siły grawitacyjne i uderzenia.
Istnieją dwie podstawowe klasy metod bezpośredniego całkowania tego równania w dziedzinie czasu: metody funkcji uwikłanej i jawnej. Metody funkcji jawnej nie wymagają składania ani rozkładu macierzy sztywności, co jest atrakcyjną cechą gdyż oszczędza czas i zasoby obliczeniowe. Tym niemniej wymagają one, aby krok czasu był mniejszy od wartości krytycznej, aby uzyskać konwergencję rozwiązania. Krytyczny krok czasu jest zwykle bardzo mały.
Metody całkowania funkcji uwikłanej dają akceptowalne rozwiązania przy krokach czasu, które są o jeden lub dwa rzędy wielkości większe od krytycznego kroku czasu wymaganego przez metody jawne. Tym niemniej wymagają one intensywnych obliczeń w każdym kroku czasu.
Przy rozwiązywaniu badań testu upuszczenia oprogramowanie wykorzystuje metodę całkowania funkcji jawnej po czasie. Oszacowuje ona automatycznie krytyczny krok czasu w oparciu o najmniejszy rozmiar elementu i używa mniejszej wartości, aby nie dopuścić do dywergencji. Jeżeli to stosowne, można wygasić bardzo małe operacje lub użyć sterowania siatki, aby nie dopuścić do generowania bardzo małych elementów. W trakcie rozwiązywania problemu oprogramowanie dokonuje wewnętrznej regulacji kroku czasu.
Więcej informacji na temat metod jawnych zawiera publikacja: An Explicit Finite Element Primer, Paul Jacob & Lee Goulding, 2002 NAFEMS Ltd.
Konwergencja
Dobre przejścia siatki pomagają uzyskać konwergencję. Gwałtowne przejścia siatki mogą prowadzić do dywergencji. Solver sprawdza występowanie tego warunku poprzez monitorowanie równowagi energetycznej. Gdy równowaga energetyczna wskazuje na dywergencję, wyświetlany jest komunikat i obliczenia są przerywane.
Czy modelu ulegnie zniszczeniu?
Badanie nie odpowiada automatycznie na to pytanie. Nie jest również w stanie przewidzieć rozdzielenia połączonych ze sobą komponentów na skutek uderzenia. Wyników można użyć do oceny możliwości wystąpienia takich zdarzeń. Na przykład: można użyć maksymalnych naprężeń, aby przewidzieć uszkodzenie materiału oraz sił kontaktowych, aby przewidzieć rozdzielenie komponentów.