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跌落试验模块(DTM)第5-1章ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#00163013-2跌落试验模块(DTM)本章目标•本章涵盖了ANSYS/LS-DYNADropTestModule(DTM)的内容。讨论了物体跌落试验，以及利用DTM去模拟它们的具体步骤。•主题:A.物体跌落试验B.虚拟跌落试验分析C.跌落试验分析的运用D.ANSYS/LS-DYNA跌落试验模块E.典型的DTM处理过程F.跌落试验模块（DTM）习题ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#00163013-3跌落试验模块(DTM)A.物理跌落试验•物体跌落试验的研究内容是：在重力场中（1g）物体从高处跌落时，它所能承受冲击的能力。–物体的初始位置可能会影响试验结果。–跌落的目标表面通常认为是刚性的平面。•在承受这种假定的载荷后，产品必须要符合设计要求的功能。这种跌落产生的原因可能是物体的标准使用所致，也可能是意外事件（比如说是对物体的错误操作）。•通常在产品最终设计的原型上进行物体跌落试验，因为产品以及进行跌落试验所需的测试设备的成本是相当高的。ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#00163013-4跌落试验模块(DTM)B.虚拟跌落试验分析•FEA软件可以用来进行虚拟的跌落试验分析，这样既省时又省钱。此类计算机模拟仍然必须与实际的物体跌落试验相结合，从而验证材料属性、许用应力、载荷工况、边界条件等的准确性。•进行虚拟的跌落试验模拟有许多好处：–跌落试验可以在产品设计的早期阶段进行，这样就可以消除因为开发不适当产品或在设计的最后阶段修改较差设计而发生的费用。–在虚拟世界中，跌落试验的不同初始方位和跌落高度都可以很方便的确定。而在在现实世界中，这往往会受到经济上的限制。–分析完早期设计，在进行新的设计之前，可以评估建议的设计修改方案。这样节省了制造那些注定失败的原型的时间和资金。ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#00163013-5跌落试验模块(DTM)C.跌落试验分析的运用•许多类型的产品都需要进行跌落试验。在充满竞争的市场中，易碎的设计是不可能获得成功的。根据当前的法律规定，即使产品在实际使用中发生了意外跌落，也应该在设计中保证其至多是无害的失效。•需要进行跌落测试检验的产品包括：–工具：锤子、钳子、螺丝刀、锯、钻等。–电子产品：电话、便携电脑、电视、CD播放机等。–家用电器：冰箱、洗衣机、干衣机、微波炉等。–工业容器：有毒的化学品储罐等。–消费品储存容器：牛奶包装盒、罐头产品、清洁剂等。ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#00163013-6跌落试验模块(DTM)D.ANSYS/LS-DYNA跌落试验模块•ANSYS/LS-DYNA跌落试验模块(DTM)是一个ANSYS/LS-DYNA的可选附加功能。它能够大大简化与进行跌落试验模拟相关的工作。–方便地定位跌落物体–迅速地建立重力场–自动构造和约束刚性目标表面–直接输入物体跌落高度–方便地计算冲击速度•DTM的设计目标是允许没有经验的用户快速地建立复杂的跌落试验模拟，求解该模型并观察结果。•DTM在本质上讲是一个高效的图形用户界面，它通过必要的步骤来指导你进行跌落试验模拟。ANSYS的用户界面设计语言(UIDL)和工具命令语言及工具箱(Tcl/Tk)在该GUI程序中都得到了运用。ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#00163013-7跌落试验模块(DTM)...ANSYS/LS-DYNA跌落试验模块•作为一个附加的产品，DTM的运行需要一个单独的授权，但是环境变量ANSYS60_PRODUCT仍然保持不变。例如，如果你拥有ANSYS/Multiphysics/LS-DYNA，那么输入：ansys60–pANE3FLDS–dtm–g•参数“-dtm”将通知程序去寻找一个DTM的许可授权，并在找到后启动该模块。DTM在ANSYS6.0的CD上，它将和ANSYS/LS-DYNA程序一起自动安装，因此你所需要的只是能够使它运行的附加授权。•在此，只讨论典型的DTM操作程序，有关的详细细节，请参考ANSYS/LS-DYNAUser’sGuide第16章的内容，这可以通过在线帮助得到。ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#00163013-8跌落试验模块(DTM)E.典型的DTM过程•在一个典型的DTM问题中包含以下步骤：1.导入或创建模型2.进入DTM并初始化模型3.完成Basic标签的信息4.完成Velocity标签的信息5.完成Target标签的信息6.检查Status标签并运行Solution7.对计算结果进行后处理•DTM被设计为在一个连续的操作过程中使用。如果你中途离开DTM又重新进入，一些变量将被重新初始化，你过去的设置将被删除。因此，当进入DTM时，应该总是以原始数据库为出发点。这不是一个很大的限制，因为DTM的用法很简单，你可以迅速地重新输入先前的跌落试验设置。ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#00163013-9跌落试验模块(DTM)...典型的DTM过程第1步:导入或创建模型:•你必须首先创建或导入要进行跌落试验的物体的模型。该模型可以从CAD中导入或者用在本课程中先前描述的方法创建（比如要避免四面体，小单元，尖角等问题）•在进入ANSYS主菜单的跌落试验部分之前必须完整定义物体。所有的单元和材料属性，包括阻尼，都需要被指定。而且，在进入DTM之前，一定要保存模型。•模型中应该只包括与LS-DYNA(ELEM160-167)协调的单元。这些单元在ANSYS/LS-DYNAUser’sGuide中都有讨论。而且一些隐式的ANSYS命令（比如SF,F,IC等）都不能包括在数据库中。一个从已存在的数据库中删除这些命令的方法是编辑ASCII码格式的.CDB文件。(CDWRITE/CDREAD).ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#00163013-10跌落试验模块(DTM)...典型的DTM过程第2步:进入DTM并且初始化模型:•一旦模型被定义，则可以进入跌落试验模块:ANSYSMainMenuDropTestSetUp•在进入DTM之前要注意保存你所做的模型，以防止你进行另一个跌落试验分析时丢失数据。ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#00163013-11跌落试验模块(DTM)...典型的DTM过程第3步:完成Basic标签的信息:•现在填写Basic标签要求的数据：1.选择预定义的重力值（或输入要求的值）2.输入跌落高度和用来度量此高度的参考点（即物体的最低点或模型的重心）3.确定要做跌落试验的物体方向（动态旋转或通过两节点的向量）4.指定分析开始时刻和碰撞后运行时间5.指定写入结果文件的输出频率•记住要用统一单位！混合单位是DTM中最常见的一种错误。•要利用初始的角速度，你必须选择“Startanalysisatdroptime”=slowerruntime…12345ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#00163013-12跌落试验模块(DTM)...典型的DTM过程•对于“SetOrientation,”你有两种选择:“Rotate”或“PickNodes”•对于Rotate,将会出现Pan-Zoom-RotateGUIbox.这是唯一的激活菜单，运用DynamicViewing或其他按钮定位模型后，你必须在运行DTM之前关闭Pan-Zoom-Rotate对话框。注意+Y的屏幕坐标将是自由落体的反方向。我们不会用到物体坐标。•对于PickNodes，图形用户界面将会提示你定义屏幕坐标系的+Y方向的矢量，先定义矢量的尾部，然后定义其首部（该方向与自由落体的方向相反）。缺省条件下，向量的首部指向物体的重心（CG）。•期望的跌落方向确定了模型中最低点的位置。物体坐标系屏幕坐标系ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#00163013-13跌落试验模块(DTM)...典型的DTM过程第4步:完成Velocity标签的信息:•初始的平移速度可以在屏幕或物体坐标系中确定。如果在跌落开始时进行分析，指定的速度就被直接调用。如果分析在接近碰撞时开始，DTM将把这些速度分量加入到那些由跌落高度和加速度求得的分量中。•初始的角速度可以在任何一种坐标系中指定，但是要激活它，分析必须在跌落时开始。•而且，只有带旋转自由度的单元才可以用该特性。如果该特性在模型中不存在，它将变灰。•指定一个角速度会显著增加CPU时间…ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#00163013-14跌落试验模块(DTM)...典型的DTM过程第5步:完成Target标签的信息:•接下来，通过Target标签创建刚性目标面。你可以选择物体的最低点或物体的重心来作为其中心。你也可以缩放SOLID164刚体的长度和厚度（很少要求这样）。•你也可以指定在接触计算中目标表面的角度和材料的属性。而且你可以选择ASSC或AG接触，指定静态或动态的摩擦系数。ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#00163013-15跌落试验模块(DTM)...典型的DTM过程第6步:检查Status标签并运行Solution:•现在点击Status标签，回顾一下信息总结，以确信你的所有输入数据都正确。其中terminationtime是碰撞前后时间的总和。如果你选择了“startanalysisnearimpacttime”，分析所需的CPU时间将比从跌落点开始进行大大减少。•确信该标签上显示了如下信息:“SuccessfulSet-Up.Readytodrop.”•当你确信所有设置正确后，点击OK按钮。•此时，DropTest菜单将激活Solve命令，如下图所示。ExplicitDynamicswithANSYS/LS-DYNA6.0TrainingManualMarch7,2002Inventory#00163013-16跌落试验模块(DTM)...典型的DTM过程•在点击Solve选项之前，你最好能再次保存一下你的数据库。事实上，你可以用ftp把你的数据传到另外一台机器上，并在它上面运行。你也可以在不影响你的DTM的情况下，对数据进行微小的改动。例如，你可以增加终止时间，添加质量缩放比例等。•如果你需要利用DTM中的选项来改变设置的话，利用原始的数据，按前面所说的方法进行即可。•在你选择了Solve选