SOLIDWORKS Simulation在 SolidWorks 中模擬跌落測試.doc

在SolidWorks中模擬跌落測試定義算例如果在您正使用 PDA 或手機時有人碰到了您的胳膊，而使設備不慎跌落到地上，這時如何才能保護設備的工作零件？或者，當碼放儲存罐的吊車不慎將其跌落，儲存罐的結(jié)構(gòu)會發(fā)生什么情況？到目前為止，要了解此類意外情況的結(jié)果，需要對所研究的結(jié)構(gòu)進行破壞性物理測試，或者執(zhí)行非常復雜的非線性和動態(tài)響應有限元分析 (FEA)，而這種復雜的分析更適用于模擬汽車碰撞。在 SolidWorks 中，設置跌落測試就像設置其他任何算例一樣。步驟 1 定義算例并選擇材料用戶打開一個算例，并將其命名為“跌落測試”。然后，如果尚未在 SolidWorks 模型中指定材料，則用戶需要輸入材料；可以為裝配體中的不同零部件指定不同的材料。隨后轉(zhuǎn)到設置菜單。步驟 2 指定跌落高度、地板方向和地板剛度在設置算例時，用戶可以選擇指定跌落高度（即沖擊距離）或沖擊速度，這些可以通過在跌落測試之前執(zhí)行的運動學算例來確定。如果選擇高度算例，則需要指定從物體的重心（或物體中心）還是從物體的底部進行測量，還要輸入重力的方向（或物體跌落的方向）。如果指定跌落高度，程序會自動計算碰撞前瞬間的速度 (2gh)1/2。地板或物體跌落到的其他表面的默認角度垂直于重力。但是，用戶可以更改角度，并且可以根據(jù)需要輸入關于掉落物體落到地板上時發(fā)生的任何摩擦的數(shù)據(jù)。這種摩擦取決于物體跌落到的物體表面的材料，例如瀝青或混凝土。而且，會假設默認地板比跌落的物體要硬（或剛度大）很多。用戶可以將地板更改得柔軟一些，并指定其剛度 木質(zhì)地板與鋪著地毯的地板的剛度不同。通過指定裝配體中可能相互接觸的各個零部件的表面，例如，用戶可以模擬在碰撞后這些零部件之間的交互作用.步驟 3 運行分析并研究結(jié)果為了使模擬最大程度地發(fā)揮作用，在運行分析之前應該考慮幾個問題：A. 在碰撞后進行觀測或者求解需要多長的時間碰撞后的求解時間以微秒為單位?？偝掷m(xù)時間取決于物體在反彈后經(jīng)受所有可能的沖擊應力之前所經(jīng)歷的時間。如果用戶要研究任何二次碰撞，應該將該時間計算到持續(xù)時間內(nèi)。當所研究的物體撞擊地板時，沖擊點處會形成應力波，該應力波會傳到物體的另一端，然后再傳回來。這種效果類似于將石頭扔到池塘中時水面的波紋效果。SolidWorks 模擬軟件 會在內(nèi)部計算此應力波在物體內(nèi)部傳遞若干次的時間，并假設所有主要的應力事件都在該時間內(nèi)發(fā)生并被捕獲。設想一下玩具滑翔機的機頭首先著地的情況。應力波會從撞擊地板的滑翔機機頭產(chǎn)生，然后傳遞到機翼和機尾。如果要研究二次碰撞，則模擬需要運行相當長的時間。一個簡單直觀的示例就是下面所示的玩具汽車，它跌落時后輪先著地，接著是前輪，這樣就會有首次和二次碰撞。B如何從結(jié)果中選擇要保存的時間步長？默認情況下，SolidWorks 會保存 25 個步長的詳細結(jié)果，以及每個關鍵步長中 20 個步長的位置結(jié)果。由于每次模擬可以包含數(shù)萬個時間步長，因此有必要只保存重要的步長，而不必在整個步長序列上浪費計算機資源。用戶可以通過使用默認設置執(zhí)行第一遍分析獲得初步結(jié)果，以大幅縮短運行分析所需的時間。這些可能意味著需要細分時段（并且用戶可以選擇細分哪些時段），從而節(jié)省總體求解的時間。C為什么要在 Solidworks 中運行跌落測試？在 SolidWorks 在運行跌落測試可以輕松地研究物體以不同方向跌落時所受的沖擊。例如，對于裝載危險品的容器，由于要考慮以不同的方向跌落的情況，因此會有不同的設計要求。SolidWorks 跌落測試模擬還支持塑性，使工程師可以確定碰撞之后形成的凹陷之類的永久變形。塑料和金屬在應力超過它們的屈服點時會出現(xiàn)永久變形（塑性變形）。例如，回形針在彎曲到特定的點時就會失去其形狀。此處討論的跌落測試可以在碰撞分析中考慮材料狀態(tài)?？焖俚錅y試分析背后的技術盡管有經(jīng)驗的 SolidWorks 用戶可以很熟悉地找到涉及運行跌落測試的步驟，但這些步驟背后的技術比看起來要復雜得多。要模擬物體跌落并撞擊堅硬表面的情況，模擬軟件必須迭代求解如下等式，因為當物體跌落并撞擊地板時，力和剛度在不斷變化。FEA 可以使用兩種方法來求解此等式。它們分別稱為隱式求解和顯式求解。 SolidWorks 的跌落測試模擬使用顯式求解技術。盡管這兩種方法的精確度相同，但是碰撞問題（例如動態(tài)跌落測試）的隱式求解方法需要更長的時間。原因如下：隱式求解方法首先要計算位移“x”，這需要對剛度矩陣進行求逆。與矩陣乘法（顯式求解所使用的方法）相比，所有計算機必須使用更多的資源和時間來進行矩陣轉(zhuǎn)置。顯性方法計算的是加速度，因此只需對質(zhì)量矩陣進行求逆，由于這是個對角矩陣，因此很簡單。另一方面，顯式技術也有缺點，需要非常小的時間增量才能提供良好可靠的解。真實條件下的問題通?？梢酝ㄟ^其中一種方法來解決，但是根據(jù)問題的本質(zhì)，一種方法可能比另一種更快。對于沒有動力的零部件并且載荷變化緩慢的線性問題，隱式方法的成本更低或者速度更快。但是，對于涉及瞬態(tài)載荷的問題（例如沖擊或跌落測試），用顯式方法求解更為經(jīng)濟。對于具有純粹非線性行（需要對剛度矩陣進行常量更新）的問題，使用顯式性方法求解也更為經(jīng)濟?？偨Y(jié)通過技術以及通過 SolidWorks 軟件 的易用性獲得的速度使得用戶可以輕松地對其設計運行跌落測試，并對預先總體模擬添加其他尺寸。雖然跌落測試難度很高，需要對數(shù)萬個時間非常短