基于LS-DYNA的冲击试验机碰撞分析

基于显示动力学和接触碰撞分析的基本理论,采用有限元方法建立冲击试验机的碰撞模型,对接触面的冲击载荷进行仿真分析。根据仿真结果得出冲击试验中各碰撞部件的运动与受力状况,以及冲击力对碰撞速度等参数的变化规律,为后续的接触面状态测试奠定基础。

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20 07年 1 2月

噪

声

与

振

动

控

制

第 6期

文章编号：0 6—15 (0 7 0 0 1 0 10 35 20 )6— 0 0— 3

基于 L - YN的冲击试验机碰撞分析 SD A王俊峰，张志谊(海交通大学机械系统与振动国家重点实验室，海 2 0 4 )上上 0 2 0摘要：基于显示动力学和接触碰撞分析的基本理论，采用有限元方法建立冲击试验机的碰撞模型，对接触面的冲击载荷进行仿真分析。根据仿真结果得出冲击试验中各碰撞部件的运动与受力状况，以及冲击力对碰撞速度等参数的变化规律，为后续的接触面状态测试奠定基础。 关键词：振动与波；显式动力学；有限元；冲击力；仿真中图分类号：H83 4 T 7 .文献标识码： A

I pa tAnay i fI pa tTe tM a h ne Ba e i m c l sso m c s c i s d O lLS. DW N u - n Z A 一 A G J n eg, H NG z f ( t eK yL b rt yo c aia S s m a dVba o。 S t e aoa r f a o Meh ncl yt n i t n e ri

S ag a J o n nvr t,S a g a 2 0 4, hn ) hn h i i t gU iesy h nh i 0 2 0 C ia a o iAbsr c Ba e n t e f d me t lt e re fe pi i d n i sa d c n a ti a ta ay i t a t: s d o h un a n a h o s o x l t y a c n o t c mp c n ss。a f. i c m l i n t l me tmo lo l i a tts c i e wa sa ls e o a ay e t e c n a tf r e o h mpa t ie ee n de fal mp c e tma h n s e t b ih d t n z h o t c o c ft e i l c

ts ma h n . T e c n a t fr e n e i e e t i i a eo i o d t n e e a q i d b u rc et c ie h o tc o c s u d r d f r n n t v l ct c n i o s w r c ur y n me ia f i l y i e l s lt n i ai .T e moi n a d sr s i rb t n o l p r e e o ti e s

w l1 w i h f r a e f r mu o h t n te s dsi u i fal a t w r b a n d a el h c o ms a b s o o t o s frh rf r e me s r me t n t e c n a t u f c . u t e c a u e n h o tc ra e o O s ’Ke r s:i r t n a d wa e;e p ii d n mi s ini lme t mp c o c y wo d v b ai n v o x l t y a c;f t ee n;i a tf r e:smu ain c e i lto

冲击是工程实际中经常遇到的问题，因此产品的抗冲击性能研究已越来越受到人们的重视。对于舰船机械和电器设备抗冲击破坏能力的研究，当前

加法和直接积分法，中直接积分法中的显式中心其差分法是包括 L - Y A在内的大多数非线性瞬态 SD N

分析软件求解瞬态响应问题的主要方法。 J将运动微分方程 ( )写成 1改( e一F t)= X ( t)=M F () 2 () 3

各国普遍采用冲击试验机模拟冲击试验来进行考核…。在对冲击试验机进行研究与测试的过程中， 如何准确地获得冲击过程中冲击力等参数的实时状况一直是难以解决的问题。对于较为简单的结构，人们常常用解析方法来得到精确的结果。然而，对于复杂结构，动力响应问题非常难解，而像冲击试验

其中，表示第 n r t个时间点，是外载荷矢量； FF是内力矢量， F=C ( x t)+K (;一是剩 x t)余力矢量， F= 一F F。加速度可通过对质量矩阵求逆并乘以剩余力矢量求出。

机这样的复杂结构，其冲击动态响应显然已不可能由解析方法获得，以数值模拟分析法已成为解决所该问题的主要方法。该方法主要通过将动力学理论与有限元方法相结合来研究复杂结构的冲击动力学

采用集中质量矩阵， M是对角阵，则求逆十分方便，性方程组将成为一系列关于各个自由度的线独立的一元一次方程，从而求出加速度为茹 t ): rdlMi ( i e u/ sa i () 4

问题。针对复杂的冲击碰撞过程，以动态非线性有限元基本理论和接触算法为基础的有限元软件 (如 L .Y A M C D

T A C A H等 ) SD N, S/ Y R N, R S都可以取得较好的结果。

其中 M为第个节点的质量。 采用中心差分法对时间进行循环。速度 () t在时间 n+12上进行计算，/得1 … 、

1显示动力学分析理论对于动力学方程()+ ( )+K ()=F t t xt () 1

( n+ t

÷= t÷+ A++ t÷ t ) ( -)手(t彳 A )( ) n 1一() 5

新位置 ()时间 n+1上进行计算， t在得( 1 ( (△ 1 t )= t)+ f ) t +++ () 6

目前主要有两种求解方法用得较多，即模态叠收稿日期：070 -8 20 -22 作者简介：王俊峰 (9 1一)男， 1 8,江苏阜宁县人，硕士研究生，研究方

由于采用集中质量矩阵，运动方程 ( ) ( ) 4,5和 () 6的求解是非耦合的，即各个方程之间互不相关，

向为振动与冲击。

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