Ansys-第31例---冲击动力学分析实例——车辆受

第31例冲击动力学分析实例——车辆受起伏路面激励的响应分析本例用ANSYSLS-DYNA分析了车辆受起伏路面激励的响应，研究了创建车辆和负载模型的方法，研究了模拟和施加起伏路面激励载荷的方法。31.1问题描述为了分析车辆受起伏路面激励的响应，可以建立如图31-1所示的简化模型。由于矿石的冲击只作用于车辆底板，所以忽略车辆其余部分，车辆悬挂系统用弹簧阻尼系统模拟。在弹簧阻尼系统的端部施加随时间变化的位移载荷，以模拟起伏路面对车辆的激励。本例各物理量单位如下：长度为mm;力为N;时间为s；质量为t；应力及材料弹性模量均为MPa;密度为t/m3；加速度为mm/s2。31.2分析步骤31.2.1运行AN5YSJLS-LIYNA用ANSYS产品启动器（图31-1）运行ANSYSLS-DYNA:开始→程序→ANSYS13.0→MechanicalAPDLProductlaunch→选择SimulationEnvironment（分析环境）为ANSYS，选择License（授权）为ANSYSMultiphysics/LS-DYNA，设置WorkingDirectory（工作目录）和InitialJobname（初始任务名）等→Run。图31-2ANSYS产品启动器31.2.2定义任务名拾取菜单UtilityMenu→File→ChangeJobname，弹出如图31-3所示的对话框，在“[/FILNAM]”文本框中输入EXAMPLE31，单击“OK”按钮。图31-3定义任务名对话框31.2.3选择单元类型拾取菜单MainMenu→Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete，弹出如图31-4所示的对话框，单击“Add…”按钮；弹出如图31-5所示的对话框，在左侧列表中选LS-DYNAExplicit，在右侧列表中选“3DSolid164”，单击“Apply”按钮：再在右侧列表中选“ThinShell163”，单击“Apply”按钮；再在右侧列表中选“Sprng-Dampr165”单击“OK”按钮。最后关闭如图31-4所示的对话框。图31-4单元类型对话框图31-5单元类型库对话框31.2.4定义实常数拾取菜单MainMenu→Preprocessor→RealConstants，单击“RealConstants”对话框的“Add…”按钮，在“ElementTypeforRealConstants”的列表中选择“Type2SHELL163”，单击“OK”按钮：再单击“RealConstantsSetNumber1，forTHINSHELL163”对话框中的“OK”按钮，弹出如图31-6所示的对话框，在“SHRF”文本框中输入5/6（剪切因子），在“NIP”文本框中输入3（沿壳厚度方向的积分点数），在“T1”文本框中输入12（壳厚度），单击“OK”按钮。再次单击“RealConstants”对话框的“Add…”按钮，在“ElementTypeforRealConstants”的列表中选择“Type3COMBI165”，单击“OK”按钮；再单击“RealConstantsSetNumber2，forCOMBI165”对话框中的“OK”按钮。最后单击“RealConstants”对话框中的“Close”按钮。图31-6设置实常数对话框31.2.5定义材料模型拾取菜单MainMenu-Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels,弹出如图31-7所示的对话框，在右侧列表中依次拾取“LS-DYNA”、“Linear”、“Elastic”、Isotropic，弹出如图31-8所示的)对话框，在“DENS”、“EX”、“NUXY”文本框中分别输入7.8e-9（密度）、2e5（弹性模量）、0.3（泊松比），单击“OK”按钮。单击如图31-7所示对话框的菜单项Material→NewModel，然后单击弹出的“DefineMaterialID”对话框中的“OK”按钮。在右侧列表中依次拾取“LS-DYNA”、“RigidMaterial”，弹出如图31.-9所示的对话框，在“DENS”、“Ⅸ”、“NUXY”文本框中分别输入2.5e-9、0.28e5、0.4，选择“TranslationalConstraintParameter”（平动约束）下拉列表框选择RotationalConstraintParameter“Allrotations”，单击“OK．”按钮。图31-7材料类型对话框图31-8材料特性对话框图31-9材料特性对话框单击如图31-7所示对话框中的菜单项Material→NewModel，然后单击弹出的“DefineMaterialID”对话框中的“OK”按钮。在右侧列表中依次拾取LS-DYNA、DiscreteElementProperties、“Spring”、“LinearElastic”，弹出如图31-10所示的对话框，在“SpringConstant”文本框中输入200（弹簧刚度），单击“OK”按钮。单击如图31-7所示对话中框的菜单项Material→NewModel，然后单击弹出的“DefineMaterialID”对话框中的“OK”按钮。在右侧列表中依次拾取LS-DYNA、“DiscreteElementProperties”、Damper、“LinearViscosity”，弹出如图31-11所示的对话框，在“DampingConstant”文本框中输入0.06（阻尼系数），单击“OK”按钮。最后关闭如图31-7所示的对话框。图31-10材料特性对话框图31-11材料特性对话框31.2.6创建关键点拾取菜单MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Keypoints→InActiveCS，弹出如图31-12所示的对话框，在“NPT”文本框中输入1，在“X，Y，Z”文本框中分别输入-800，0，-1500，单击“Apply”按钮。按同样的步骤创建关键点2(-800，0，1500)、3(800,0,1500),4(800,0,-1500),最后单击“OK”按钮。图31-12创建关键点对话框31.2.7改变视点单击图形窗口右侧显示控制工具条上的剧按钮31.2.8由关键点创建面拾取菜单MainMenu→Preprocessor→Modeling-Create→Areas→Arbitrary→ThroughKPs，弹出拾取窗口，依次拾取关键点1、2、3、4，单击“OK”按钮。31.2.9创建块拾取菜单MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Block→ByDimension，弹出如图31-13所示的对话框，在“X1，X2”文本框中分别输入-100，100，在“Y1，Y2”文本框中分别输入0，200，在“Z1，Z2”文本框中分别输入-100，100，单击“OK”按钮。图31-13创建块对话框31.2.10显示面拾取菜单UtilityMenu→Plot→Areas。31.2.11划分单元拾取菜单MainMenu→Preprocessor→Meshing→MeshTool，弹出如图31-14所示的对话框，本步骤的所有操作均在此对话框下进行。(1)对面划分单元。选择ElementAttributes下拉列表框为“Areas”，单击下拉列表框后面的“Set”按钮，弹出拾取窗口，选择矩形面1，单击OK按钮，弹出如图31-15所示的对话框，选择“MAT”下拉列表框为1，选择“REAL”下拉列表框为1，选择“TYPE”下拉列表框为2SHELL163，单击“OK”按钮；单击如图3-14所示“SizeControls”区域中“Global”后面的“Set”按钮，弹出如图31-16所示的对话框，在“SIZE”文本框中输入180，单击“OK”按钮；在如图31-14所示对话框的“Mesh”区域，选择“Mesh”下拉列表框为Areas，选择单元形状为“Quad”（四边形），选择划分单元的方法为“Mapped”（映射）；单击“Mesh”按钮，弹出拾取窗口，拾取矩形面1，单击“OK”按钮。(2)显示面。拾取菜单UtilityMenu→Plot→Areas。(3)对体划分单元。选择ElementAttributes下拉列表框为“Volumes”，单击下拉列表框后面的“Set”按钮，弹出拾取窗口，选择六面体1，单击“OK”按钮，弹出类似如图31-15所示的对话框，选择MAT下拉列表框为2，选择TYPE下拉列表框为1SOLID164，单击“OK”按钮；单击“SizeControls”区域中“Global”后面的“Set”按钮，弹出如图31-16所示的对话框，在“SIZE”文本框中输入100，单击“OK”按钮；在如图31-14所示对话框的“Mesh”区域选择“Mesh”下拉列表框为Volumes，选择单元形状为“Hex”（六面体），选择划分单元的方法为“Mapped；单击“Mesh”按钮，弹出拾取窗口，拾取六面体1，单击“OK”按钮。单击“Close”按钮关闭如图31-14所示的对话框。图31-14单元工具对话框图31-15面属性对话框图31-16单元尺寸对话框31.2.12创建节点拾取菜单MainMenu→Preprocessor→Modeling→CreatedNodes→InActiveCS，弹出如图31-17所示的对话框，在“NODE”文本框中输入980，在“x，Y，Z”文本框中分别输入-8，-1500，单击“Apply”按钮；在“NODE”文本框中输入981，在“X，Y，Z”文本框中分别输入800，-500，-1500，单击“Apply”按钮；在“NODE”文本框中输入982，在“x，Y,Z”文本框中分别输入800，-500，1500，单击“apply”按钮；在“NODE”文本框中输入983，在“X，Y，Z”文本框中分别输入-800，-500，1500，单击“OK”按钮。图31-17创建节点对话框31.2.13设置要创建单元的属性拾取菜单MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Elements→ElemAttributes,弹出类似图31-15所示的对话框，选择“TYPE”下拉列表框为3COMBI165，选择“MAT”下拉列表框为3，选择“REAL”下拉列表框为2，单击“OK”按钮。31.2.14创建弹簧单元拾取菜单MainMenu→PreprocessorModeling→CreateElements→AutoNumbered→ThruNodes，弹出拾取窗口，拾取节点1和980，单击拾取窗口中的“Apply”按钮，于是在节点1和980之间创建了一个单元。重复以上过程，在节点28和981、19和982、2和983之间分别创建单元。最后关闭拾取窗口。31.2.15设置要创建单元的属性拾取菜单MainMenu→Preprocessor→Modeling→Create→Elements→ElemAttributes,弹出类似图31-15所示的对话框，选择MAT下拉列表框为4，单击“OK”按钮。31.2.16创建阻尼单元重复步骤31.2.14，在与弹簧单元相同的位置创建阻尼单元。31.2.17创建部件拾取菜单MainMenu→Preprocessor→LS-DYNAOptions→PartsOptions，弹出如图31-18所示的对话框，选择Option为“Createallparts”，单击“OK”按钮。Part1包括材料号为1即车厢底板上的所有单元，part2包括材料号为2即矿石上的所有单元。图31-18创建部件对话框31.2.18定义接触拾取菜单MainMenu→Preprocessor→LS-DYNAOptions→Contact→DefineContact，弹出如图31-19所示的对话框，在“ContactType”的左侧列表中选择SurfacetoSur