ANSYS_LS_DYNA钢球撞击刚性平面(命令流).pdf

在本节中，我们将详细介绍ANSYS和LS-DYNA软件包中有关钢球撞击刚性平面的模拟流程。LS-DYNA是一个广泛应用于非线性动态分析的软件，而ANSYS是一个集成的仿真软件平台。两者的结合使得能够完成复杂的动态仿真，如钢球撞击刚性平面的模拟。 我们来看看在【部分内容】中显示的命令流。这些命令流分为几个关键部分：问题设定、材料属性定义、几何建模、网格划分、接触定义、边界条件和载荷施加、以及求解器设置。 在问题设定阶段，我们首先通过/FILNAME命令设置了文件名，然后使用/TITLE命令指定了分析的名称为"DROPOFAHOLLOWBALL"。接着，进入/PREP7预处理器模式进行前处理设置。 在材料属性定义阶段，我们使用MP命令定义了两种材料的属性。材料1是刚性材料，密度为7800 kg/m³，杨氏模量为2E11 Pa，泊松比为0.3；材料2是钢球材质，密度为2600 kg/m³，杨氏模量为7E10 Pa，同样泊松比为0.3。材料2的特性通过TB,BKIN命令和TBDAT命令来定义为双线性弹塑性模型。 接着，我们建立了刚性平面的有限元模型。通过定义节点（N命令）和单元（E命令），形成了一个四节点矩形单元。为了模拟钢球与刚性平面之间的撞击，我们需要建立空心球壳的几何模型。这里采用了SPH4命令，通过指定材料、密度和尺寸来定义空心球壳。随后进行网格划分，并通过AMESH命令将球壳划分为有限元网格。 在建立接触之前，使用VDELE命令删除了球壳中心的节点，以保持结构的完整性。AATT命令用于指定属性。随后，通过NSEL命令和CM命令分别选择节点和创建组件，以便在求解器中进行引用。EDCGEN命令用于在球壳表面和刚性平台之间建立面对面的自动接触。 在边界条件和载荷施加部分，我们首先施加了初始速度（EDVE, VELO命令）。然后使用*DIM命令和*SET命令创建了时间数组和加速度数组，并通过EDLOAD命令施加了ACLY载荷。 在求解器设置阶段，我们设定了求解的结束时间为2.0秒，并设置了一些其他参数，比如EDRST、EDHTIME和EDDUMP命令来控制输出结果的步骤。我们使用SOLVE命令启动求解器，并通过设置输出文件（Jobname.RST, Jobname.HIS, d3dump）来保存求解过程中的信息。 在钢球撞击刚性平面的分析中，考虑到撞击过程中的应力和变形，通常需要使用非线性动态分析方法。这里通过LS-DYNA软件的动态有限元分析能力来模拟撞击过程，评估钢球在撞击作用下的响应，包括其应力分布、变形情况以及撞击力等。 另外，需要注意的是，在处理类似的冲击和碰撞问题时，选择合适的时间步长至关重要。时间步长必须足够小，以确保在动态分析中捕获正确的物理现象，同时避免数值计算的不稳定。在本案例中，EDRST命令用于控制结果输出的时间步长，确保在模拟过程中能够精确地记录下钢球的撞击状态。 在分析完成后，通过查看结果文件，可以获得钢球撞击刚性平面时在不同时间点的速度、加速度、应力、应变以及能量等参数。这些参数对于评估结构的设计性能以及改进材料属性都有重要意义。通过结果分析，工程师能够预测产品在实际使用中可能遇到的问题，并据此优化设计，提高结构的安全性和可靠性。