成人头锤冲击实验报告

人体损伤生物力学

实验报告

实验题目：成人头锤冲击实验院系：机械与运载工程学院

班级：2011级车辆班

姓名：

指导老师：

二O一四年

一、实验目的和任务

通过开展成人头锤冲击仿真实验，继续学习基于LS-DYNA的有限元基本分析流程和方法，并掌握行人头锤仿真方法，具体包括：

1.对HYPERMESH和HYPERVIEW（或LS-PREPOST）等前后

处理软件的使用；

2.熟悉保证仿真精度必须关注能量和质量缩放问题；

3.熟悉模型调试方法；

4.掌握行人头锤有限元模型及其使用方法。

二、实验仪器和设备

软件：LS-DYNA、HYPERMESH、HYPERVIEW（或LS-PREPOST）。

硬件：计算机、优盘。

三、实验过程及结果

1、分析K文件单位制

2、有限元模型的质量缩放与能量问题

1）分析DT2MS对计算效率及质量增加量的影响

分析：将DT2MS设为-1.000e-05时，质量增加太大，故将其设为-1.000e-06。

2）输出总能量、动能、内能和沙漏能

分析：头锤与引擎盖接触前，总能量为头锤下落的动能；头锤与引擎盖接触减速过程中，动能先逐渐减小至零，内能和沙漏能逐渐增大，此时总能量由动能全部转化为内能和沙漏能；此后头锤反弹，动能逐渐增加，沙漏能和内能减小；当头锤与引擎盖脱离接触，动能减小转化为重力势能，内能不变，总能量由动能、重力势能、内能和小部分

沙漏能组成。

3、输出并分析头锤的冲击力

1）查阅平板的材料：钢材

2）查阅头锤橡胶的材料

3）输出头锤的冲击力，SlaveContact_Hood，并进行滤波。

4、输出并分析头锤质心的合成位移、速度和加速度1）合成位移

2）合成速度

3）合成加速度将其滤波

得到合成加速度曲线

分析：头锤碰撞过程中加速度由一个g减小至零后激增，峰值超过85个g。

5、改变Hood板的角度分析合成冲击力和加速度

1）将Hood板角度改为5°

2）将Hood板改为10°

分析：由对比可知，当Hood板角度增加，合成的冲击力和加速度都减小。

6、头锤自由落体改为定义初速度

1）输出冲击力和头锤质心的合成加速度

2）计算头锤的HIC值

由计算得，头锤的HIC值为2964.4

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