ANSYS／LS—DYNA在跌落仿真中的应用.pdfVIP

维普资讯 N o ．2 J u 11．．2 o o 3 计 算 机 辅 助 工 程 Computer Aided Engineering ANSYS／LS—DYNA 在跌落仿真中的应用 熊建友 辛 勇 揭小平 杨国泰 (南昌大学机电学院，江西，南昌，330029) 作者简介 熊建友：硕士研究生，主要研究方向为注塑成型CAD／CAE集成技术。 提 要 跌落过程通过利用 ANSYS／LS—DYNA 的结构动力分析功能进行仿真 ，可以清晰地展 示在跌落过程 中的应力、变形随时间的变化，并可检验通过改变结构以实现其在跌落 过程 中的安全性 。 关 键 词 跌落仿真、手机、数值分析 0 引 言 在工业发达的国家，传统的跌落实验越来越多地由计算机模拟技术来完成，极大地提高 了企业研发能力和产品竞争力。在我国，手机产业的发展已经极具规模，采用高技术是必然 趋势 【卜2】。虽然，产品的抗跌落和抗冲击性能可以通过物理实验来确定，但此类实验作用时 间很短，不易控制，费用也较高 ，而测到的物理量也很有限，无法获得空间、时间上的连续 结果，不可能完整地体现跌落时结构响应过程和变形机理，因此它仅仅用于评判产品能否通 过行业规定的标准。而跌落仿真能够很好地解决了这类问题 ，它利用计算机模拟技术 3【】，针 对产品的冲击过程进行合理的有限元仿真能够分析，可以迅速而且准确地得到其应力、应变 各种参数，进而可对其安全}生进行分析，从而发现可能会出现的质量问题，达到缩短产品开发 周期，降低成本的目的。 1 ANSYS／LS—DYNA进行跌落仿真的流程 采用 ANSYS／LS—DYNA进行跌落仿真的过程分为前处理、求解和后处理分析三个步骤。 前处理包括参数定义、实体建模和网格划分。参数定义就是对所要建模型的材料进行定 义 。 对所分析产品进行造型，可以在 ANSYS／LS—DYNA 中建，但比较复杂的模型一般在 ANSYS和UG进行建。ANSYS作为专业的CAE软件，强项在于它的分析功能。 主要过程在求解部分，须要设定重力、跌落高度和跌落角度后再运算。重力根据你选定 来稿 日期：2003—01—20 维普资讯 ANSYS／LS—DYNA 在跌落仿真中的应用 47 的单位类型进行选择，跌落高度和跌落角度则是整个模拟过程所设定的最主要参数，跌落高 度应该能够真实反映在 日常使用中所碰到的一般跌落情况。跌落角度应该体现物体在现有高 度最危险的情况，因为物体外形往往不规则，以不同的面作为直接接触面时所受应力、应变 也不同。 分析结果的后处理过程ANSYS的后处理功能十分强大，可以方便地动态显示冲击过程，应 力和应变分布，可以通过等色图或精确量化的形式得到。 2 手机的跌落仿真分析 在手机的跌落过程中，如手机天线与地面直接接触冲击时，如图 1所示，天线变形或断 裂的危险系数很高，此处主要对这种情况下天线受到的冲击进行分析，为了便于分析对手机 其他部分作了简化。 2．1建立模型 几何模型由软件 PRO／E完成，通过 IGES文件导人 ANSYS中，几何模型包括前面板、 后面板、显示屏、电池等组件 (如图 1)。 2．2有限元网格划分 离散单元采用4节点壳单元及 8节点实体单元。其中前面板、后面板、显示屏等采用壳 单元，电池等采用实体单元。模型一共有7789单元，3970个节点 (如图2所示)。 图 1 手机跌落示意图 图 2 手机网格图 a一木板 b一手机 2．3仿真分析 手机外壳、天线外壳材料采用 ABS／PC合金，其密度为 1．14g／cm ，拉伸强度为 49