Исследования на ударную нагрузку

Исследования на ударную нагрузку оценивают воздействие удара детали или сборки о жесткую или гибкую плоскую поверхность. Падение объекта на пол является типовым использованием и, следовательно, названием. Программа автоматически вычисляет удар и гравитационные нагрузки. Не допустимы другие нагрузки и ограничения.

Настройка

Настройка испытания на ударную нагрузку PropertyManager позволяет использовать следующие параметры, чтобы настроить исследование испытания на ударную нагрузку:
  • Определите высоту падения (h), ускорение свободного падения (g) и ориентацию плоскости удара. Программа вычисляет скорость (v) при ударе из: v = (2gh)1/2. Тело перемещается в направлении силы тяжести в виде твердого тела до тех пор, пока не ударяется о жесткую плоскость.
  • Определите скорость при ударе (v), ускорение свободного падения (g) и ориентацию плоскости удара. Программа определяет область удара на основании направления скорости при ударе.
Для доступа к инструменту Настройка испытания на ударную нагрузку PropertyManager создайте исследование испытания на ударную нагрузку. В дереве исследования испытания на ударную нагрузку дважды щелкните Настройка.
Вращения не учитываются до тех пор, пока не происходит начальный удар.

Вычисления

Программа решает динамическую задачу в виде временной зависимости. Основные уравнения движения:

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

где FI(t) – силы инерции, FD(t) – силы демпфирования, а FE(t) – силы упругости. Все эти силы зависят от времени.
В статическом анализе настоящее уравнение сокращается до: FE(t) = R(t), поскольку инерция и силы демпфирования не учитываются вследствие небольших скоростей и ускорений.

Внешние силы R(t) включают гравитационные силы и силы ударной нагрузки.

Имеются два основных класса методов, чтобы непосредственно интегрировать настоящее уравнение во временной области: неявные методы и явные методы. Явные методы не требуют ассемблирования или разложения матрицы жесткости – привлекательное свойство, которое сохраняет компьютерное время и ресурсы. Однако, они требуют, чтобы временной шаг был меньше, чем критическое значение для схождения решения. Критический временной шаг обычно весьма мал.

Неявные схемы интегрирования дают приемлемые решения с временными шагами обычно на один или два порядка больше, чем критический временной шаг, требуемый явными методами. Однако, они требуют интенсивных расчетов на каждом временном шаге.

Программное обеспечение использует явный метод временной интеграции для решения исследований на ударную нагрузку. Оно автоматически оценивает критический временной шаг на основе наименьшего размера элемента и использует меньшее значение, чтобы предотвратить расходимость. Можно погасить очень малые элементы, когда уместно, или использовать управление сеткой, чтобы предотвратить формирование очень малых элементов. Программа внутренне регулирует временной шаг по мере хода решения.

Дополнительная литература по явным методам: An Explicit Finite Element Primer by Paul Jacob & Lee Goulding, 2002 NAFEMS Ltd.

Сходимость

Хороший переход в сетке поможет сходимости. Быстрый переход сетки может привести к расходимости. Решающая программа проверяет настоящее условие посредством мониторинга энергетического баланса. Она выдает сообщение и останавливается, когда энергетический баланс указывает на расходимость.

Модель разобьется?

Исследование не отвечает на этот вопрос автоматически. Оно также не прогнозирует разделение связанных компонентов, вызванное ударом. Можно использовать результаты для оценки возможности возникновения таких явлений. Например, можно использовать максимальные напряжения для прогнозирования разрушения материала и силы контакта для прогнозирования разделения компонентов.