冲击力仿真计算与实验研究
工程力学中的力的冲击问题
工程力学中的力的冲击问题工程力学是研究力和运动之间关系的学科，其中力的冲击问题是该学科一个重要的研究方向。
冲击是指作用时间极短但作用力较大的力量，会引起物体的突然位移和形变。
在实际工程中，力的冲击问题经常出现，如车辆碰撞、建筑物倒塌等。
合理解决冲击问题对于确保工程结构的安全性至关重要。
一、力的冲击问题的背景和定义力的冲击问题是指受到突然作用的力所引起的结构或物体的响应行为和破坏情况。
冲击力与作用时间密切相关，作用时间越短，冲击力越大。
冲击力的大小受到多种因素的影响，包括冲击物的质量、速度，以及冲击物和被冲击物的相对速度等。
二、力的冲击问题的影响和分析方法力的冲击问题对工程结构和装置的安全性有重要的影响。
首先，冲击力会对受力物体产生突然的位移和形变，可能导致结构的破坏或失稳。
其次，冲击力对人身安全也构成威胁，如车辆碰撞可能导致乘车人员伤亡。
在工程实践中，可以采用多种方法来分析和解决力的冲击问题。
常用的方法包括理论分析、模型试验和数值模拟。
理论分析是基于力学原理和公式推导的方法，可以得到较为精确的结果。
模型试验是通过构建缩比模型进行物理试验，观察冲击力对结构的影响。
数值模拟则是利用计算机对力的冲击问题进行仿真计算，可以模拟不同冲击条件下的物体响应。
三、力的冲击问题的应用领域和案例分析力的冲击问题在多个工程领域都有应用。
下面以车辆碰撞为例进行案例分析。
在汽车工程中，碰撞是常见的冲击问题。
当车辆发生碰撞时，车辆上的乘客和行李会受到冲击力的作用。
为了提高车辆碰撞安全性，工程师通常使用安全气囊等装置来减轻冲击对乘车人员的伤害。
力学原理被应用于车辆碰撞的模拟和设计中，可以评估不同冲击条件下的碰撞效果，为汽车制造商提供安全性能参考。
又如在建筑工程中，土木工程师经常面临地震冲击的问题。
地震产生的冲击力对建筑物的抗震设计和结构强度要求提出了挑战。
在地震工程中，工程师采用合适的数值模拟方法，模拟不同地震条件下建筑物的响应，评估结构的稳定性和安全性，从而设计出抗震性能良好的建筑物。
高中物理冲击试验教案模板
高中物理冲击试验教案模板教学目标：1. 了解什么是冲击力和冲量，掌握它们的计算方法；2. 理解质量、速度和碰撞时间对冲击力的影响；3. 能够进行简单的冲击试验，并通过实验数据验证理论模型。
教学重点：1. 冲击力和冲量的概念及计算方法；2. 质量、速度和碰撞时间对冲击力的影响。
教学难点：1. 冲击力和冲量的区分和计算；2. 质量、速度和碰撞时间的相互关系。
教学准备：1. 实验器材：弹簧测力计、小车、杆状物等；2. 实验数据表格；3. 实验报告表格。
教学过程：一、导入：引入观察小车撞击墙壁的实验现象，观察小车的速度、碰撞时间、撞击力等相关参数，并引入冲击力和冲量的概念。
二、理论讲解：1. 讲解冲击力和冲量的定义和计算方法；2. 阐述质量、速度和碰撞时间对冲击力的影响。
三、实验操作：1. 利用弹簧测力计测量小车在不同速度下的冲击力；2. 改变小车的质量或碰撞时间，观察冲击力的变化。
四、实验分析：1. 绘制实验数据的图表，并分析数据之间的关系；2. 讨论实验结果与理论模型之间的符合程度。
五、实验总结：总结实验结果，得出结论，并提出改进和展望。
六、实验报告：撰写实验报告，包括实验目的、原理、方法、结果、分析和总结等内容。
七、作业布置：布置相关作业，如练习计算冲击力和冲量的题目，或提出实验设计的思考题。
教学反思：教师反思本节课的教学效果和存在的问题，为下一节课的教学做好准备。
※温馨提示：1. 在实验操作过程中，要注意安全第一，避免发生意外事故；2. 鼓励学生勇于探索和实践，培养他们的实验能力和科学精神。
子弹药落地冲击响应数值模拟及实验验证
件 下撞击 混凝 土 介质 冲击过 载 一时 间历程 曲线 。 由图 ３看 出 ， ０ ｍｓ 为计算 初始 时刻 ； ２ ｍｓ 时子 弹较 低一 侧撞 击混 凝 土介 质 ， 对应 图 ４冲 击 过载 曲 线 第 一 个波 峰 ； ３ ． ５ ｍ ｓ 时子 弹 因翻转 另一 侧撞 击 混凝 土 ， 产 生 图 ４对应 的第 二 次 波峰 ， 该 碰 撞 峰值 过 载 远 比第 一 次 小， 故 本文 只对 第一 次 冲 击过 载 进行 对 比分 析 ； ９ ． ５ ｍｓ 时子 弹反 弹 ， 此 时 弹靶 碰撞 ■ ～ 一 一 一 一 过程 已完 一 ～ ～ ； 一 ～ 成； ５ ５ ｍ ｓ时 子 弹 在 反 弹过程 中 由 于具 有 旋 转 角 速 度 ， 子 弹 姿 态 较 初 始 时刻有 明显 翻 转 ； ７ ５ ｍｓ时子 弹完 全 翻 转 且 逐 渐 减 速
图 ２ 不 同落角 子弹跌 落计算模型
Ｆ ｉ ｇ ． ２ Ｔｈ ｅ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｓ ｕ ｂ ｍｕ ｎ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｗｉ ｔ ｈ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ｓ ｏ ｆ ｄ ｒ ｏ ｐ
中 图分 类 号 ：Ｔ Ｊ ４ １ ０ ． １ 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｎｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｅ ｓ ｔ ｆ ｏ ｒ ｉ ｍ ｐａ ｃ ｔ ｒ ｅ ｓ ｐ ｏ ｎ ｓ ｅ ｏ ｆ ｓ ｕ ｂｍｕｎ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｄｒ ｏ ｐ
但近年来 国内外在民用方面针对如何提高产品抗跌落
冲击 的本 质 耐撞 性 能 进 行 了大量 研 究 ， 应 用 有 限 元 仿
基金项 目：国防基础科研基金 （ Ｂ １ ０ ２ ０ ０ ６ ０ ３ ５ ７ ）
电涡流阻尼器冲击制动性能仿真与试验研究
电涡流阻尼器冲击制动性能仿真与试验研究摘要：为了研究电涡流阻尼器冲击制动性能，在圆环形永磁体磁通密度和电涡流阻尼力公式的基础上，提出了4种圆筒型电涡流阻尼器磁路方案，分析了各方案静态磁场的气隙磁密分布规律，建立了冲击载荷下电涡流阻尼器瞬态电磁场仿真模型，对4种方案进行了涡流密度分布和制动性能的仿真。
仿真结果表明：永磁体同极相对排列、具有导磁外筒的磁路设计方案涡流密度最大，阻尼效率最高，在高速冲击条件下导体内存在明显的涡流集肤效应。
搭建了电涡流阻尼器冲击响应试验系统，测量了冲击载荷下阻尼器制动位移和速度变化规律，验证了仿真结果的正确性。
研究表明圆筒型电涡流阻尼器具有优越的冲击制动性能，在列车制动、武器发射等工程领域具有广阔的应用前景。
关键词：电涡流阻尼器；冲击制动；磁路设计；气隙磁密；涡流密度；阻尼效率在高速列车、航天装备和武器发射等工程领域常面临高速大惯量机械装备高效可靠制动需求，传统制动装置采用液压阻尼工作原理，存在阻尼系统低、摩擦磨损大、工作介质易泄露、环境适应性差及维护保养困难等缺点。
电涡流阻尼器利用导体在恒定磁场中运动或在交变磁场中产生的电涡流效应进行工作,根据应用场合的不同形成了各种形式的电涡流阻尼装置。
电涡流阻尼装置具有非接触、无需流体介质的特点，能够有效克服液压装置的弊端，在旋转机械、建筑及桥梁等领域的振动控制方面得到了广泛应用。
Sodano[1]详细地介绍了多种阻尼器，对磁制动、旋转机械涡流阻尼以及动态系统涡流的近年研究进行回顾，提出了涡流阻尼机制未来应用在太空和汽车减震与制动系统的可能性。
Bae等[2]对永磁体置于导电管内时的涡流阻尼特性进行了分析和试验研究，验证了提出的模型可以准确预测稳态阻尼力及低激励频率下的阻尼力。
Ebrahimi[3]设计开发了直线永磁执行器，可应用于汽车悬架系统。
宋伟宁等[4]以上海中心大厦为对象，对电涡流阻尼器在建筑上应用的可行性、安全性和效益性进行了分析。
冲击力仿真计算公式
冲击力仿真计算公式引言。
冲击力是指物体在短时间内受到的力的作用，通常用来描述碰撞、撞击等情况下物体所受到的力的大小。
在工程领域中，对于物体受到的冲击力进行仿真计算是非常重要的，可以帮助工程师们预测和评估物体在受到冲击力作用下的变形、破坏等情况，从而指导工程设计和改进。
冲击力仿真计算公式。
冲击力的大小通常可以通过冲击力仿真计算公式来进行计算。
冲击力的计算公式可以根据具体的情况来确定，但是一般可以使用以下的基本公式来进行计算：F = m a。
其中，F表示冲击力的大小，m表示物体的质量，a表示物体受到的加速度。
根据牛顿第二定律，物体受到的力与其质量和加速度成正比，因此可以通过这个公式来计算物体受到的冲击力的大小。
冲击力仿真计算的步骤。
冲击力仿真计算通常需要进行以下的步骤：1. 确定物体的质量，首先需要确定物体的质量，这可以通过测量或者计算来得到。
2. 确定物体受到的加速度，根据具体的情况，确定物体受到的加速度，可以通过实验、模拟等方式来得到。
3. 计算冲击力，根据上述的公式，将物体的质量和受到的加速度代入公式中，即可计算出物体受到的冲击力的大小。
冲击力仿真计算的应用。
冲击力仿真计算在工程领域中有着广泛的应用，可以帮助工程师们进行设计和改进。
以下是一些常见的应用场景：1. 车辆碰撞仿真，在汽车工程领域中，对于车辆在碰撞情况下受到的冲击力进行仿真计算是非常重要的，可以帮助工程师们评估车辆的碰撞安全性能，从而改进车辆的设计。
2. 建筑物抗震仿真，在建筑工程领域中，对于建筑物在地震等自然灾害情况下受到的冲击力进行仿真计算可以帮助工程师们评估建筑物的抗震性能，指导建筑物的设计和改进。
3. 机械设备受力仿真，在机械工程领域中，对于机械设备在运转过程中受到的冲击力进行仿真计算可以帮助工程师们评估设备的稳定性能，指导设备的设计和改进。
冲击力仿真计算的挑战。
冲击力仿真计算虽然在工程领域中有着广泛的应用，但是也面临着一些挑战。
ansys冲击振动仿真步骤
ansys冲击振动仿真步骤ANSYS冲击振动仿真是一种通过计算机模拟冲击力对物体造成的振动效应的方法。
该方法可以帮助工程师预测和优化产品在冲击负载下的性能和可靠性。
以下是ANSYS冲击振动仿真的步骤：1.确定仿真目标：首先需要明确仿真的目标，例如确定需要分析的物体、冲击力的大小和方向，以及所需的振动响应参数。
2.准备几何模型：根据需要进行仿真的物体，使用CAD软件创建几何模型。
确保模型的几何信息和尺寸准确无误。
3.网格划分：对几何模型进行网格划分，将其划分为小的单元或网格。
这是为了在仿真中对物体进行数值计算和离散化处理。
4.材料属性定义：根据物体的材料特性，定义材料的力学性质，例如弹性模量、泊松比等。
这些属性将用于计算物体的应力和应变。
5.冲击载荷定义：根据实际情况定义冲击力的大小、方向和作用时间。
可以通过输入冲击力的时间历程来模拟实际的冲击过程。
6.约束条件设置：根据物体的实际应用情况，设置约束条件，如固定支撑、边界条件等。
这些约束条件将影响物体的振动响应。
7.网格优化：对初始网格进行优化，以提高仿真的计算精度和效率。
可以使用ANSYS提供的自适应网格技术进行网格优化。
8.求解模型：使用ANSYS的求解器对模型进行求解。
求解器将根据定义的边界条件和冲击载荷，计算物体在冲击加载下的振动响应。
9.结果分析：分析仿真结果，包括应力、应变、振动位移等。
可以通过结果图表、动画和数值数据来评估物体的性能和可靠性。
10.优化设计：根据仿真结果，对物体的设计进行优化。
可以通过修改材料、几何形状或结构来改善物体的振动响应。
11.验证仿真结果：根据实际测试数据，验证仿真结果的准确性和可靠性。
如果有差异，可以对模型进行调整和改进。
12.结果报告：根据仿真结果，编写报告，总结仿真过程和结果。
报告应包括模型描述、仿真设置、结果分析和优化建议等内容。
以上是ANSYS冲击振动仿真的一般步骤。
请注意，具体的仿真步骤和设置可能因应用领域和具体要求而有所不同。
结构材料力学性能的研究与仿真
结构材料力学性能的研究与仿真一. 引言结构材料力学性能的研究与仿真是工程领域的一个重要方向。
随着现代工程设计的发展，利用计算机模拟分析结构的力学性能已成为一种有效的手段。
同时，结构材料的性能也是设计中不可忽视的重要因素。
因此，本文将介绍一些对结构材料力学性能的研究与仿真方法。
二. 结构材料的力学性能结构材料的力学性能指的是材料在力学作用下的响应能力。
主要包括强度、刚度和韧度等指标。
1. 强度强度是材料抵抗外部力作用下破坏的能力。
常见的强度指标包括抗拉强度、抗压强度和抗弯强度等。
2. 刚度刚度是指材料在外部力作用下的弹性变形能力。
通常指的是材料的弹性模量。
3. 韧度韧度指的是材料在力学载荷作用下延展变形的能力。
常见的韧度指标包括断裂韧性和塑性韧性等。
三. 结构材料研究方法为了研究材料的力学性能，通常采用实验测试和数值模拟两种方法。
实验测试主要通过材料的物理试验来获得数据，包括拉伸试验、压缩试验和弯曲试验等。
而数值模拟则是通过计算机模拟来研究材料的力学性能。
1. 实验测试方法强度测试：在拉伸试验中，通过施加拉伸力，研究材料在受力下的延展性以及最终破坏的形态。
将材料从两端固定，施加力或压缩力，可以得到材料的抗拉强度和抗压强度。
刚度测试：弹性力学理论中，材料的刚度可以通过弹性模量来描述。
将材料固定在两端，施加外力使其产生弹性变形，并测量变形量和外力大小，可以求出材料的弹性模量。
韧度测试：韧度指的是材料在受到力作用下的延展能力。
常用的测试方法包括冲击试验和断裂试验等。
在冲击试验中，对材料施加冲击力并记录变形量，可以求出其冲击韧性。
在断裂试验中，测量材料在受外力作用下的断裂能力和断裂韧性。
2. 数值模拟方法数值模拟是利用计算机模拟分析材料的力学性能。
常用的数值模拟方法包括有限元法和分子动力学法。
有限元法是应用广泛的数值模拟方法之一，其基本思想是将物体分成有限个小的单元，对每个小单元进行力学分析，然后将这些小单元组装起来，形成整个物体的力学性能分析结果。
时域分析法在冲击仿真中的应用
为减震器的位移约束，设备的速度会逐渐减弱，当 ｔ ＝
０．０３５ ｓ 时，速度归为 ０，此时的减震器的位移变形量会
达到峰值。 先将加速度分段函数进行一次积分，在积
分过程中应注意在 ０．０１ ｓ 时刻速度达到最大值，对应
的数值即为正波的面积 １．６５６ ｍ ／ ｓ，处理得到速度的分
所示。
图 ３ 系统时域力曲线
２．２ 强制位移输入法
根据双半正弦波的特点对加速度分段函数进行二
重积分，将加速度等效成位移载荷的方式加载在设备
底部。 积分过程中注意在正波脉宽的结束时刻为速度
的峰值，在负波脉宽结束时刻为位移的峰值。 由图 ２
可知，在冲击的过程中，设备由初始零速度，加速度开
始工作，至 ０．００５ ｓ 时正波加速度达到峰值 ２６０ ｍ ／ ｓ２ 。
质量和刚度远大于自身的大质量块，在砝码设备和质
量块之间建立如图 ６ 所示的 ４ 个 ３ 向弹簧阻尼单元，
模拟砝码设备下端的减震系统。
（７）
由式（７） 可得速度时间函数的常数项为 ０．８３，将
积分得到的速度时间分段函数进行拟合，得到图 ４ 的
时域速度曲线。
— ４２ —
图 ６ 砝码减震系统
宋骏琛 等 时域分析法在冲击仿真中的应用
首先是正波冲击，按照波形不同可以将组合后的输入曲
线拟合成图 １ 所示的正负两个面积相等的半正弦波
从而完成冲击输入谱从频域到时域范围的转化。
ａ ２ ＝ ０．６ａ ０ ， Ｖ１ ＝ Ｖ２ ＝
ｔ１ ＝
πＶ１
２ａ ２
， ｔ ２ ＝
２ｄ ０
Ｖ１
［６］
，
２
ansys冲击振动仿真步骤
ANSYS冲击振动仿真步骤1. 简介ANSYS是一种常用的工程仿真软件，可以用于各种物理场景的仿真分析。
在本文中，我们将介绍如何使用ANSYS进行冲击振动仿真，并详细说明每个步骤的操作方法和注意事项。
2. 准备工作在开始之前，我们需要准备以下内容： - 安装好的ANSYS软件； - 待仿真的模型文件（通常为CAD文件）； - 冲击载荷曲线或者冲击力时间历程。
3. 导入模型首先，打开ANSYS软件并新建一个工程。
然后，在主界面上选择”File” -> “Import” -> “Geometry”，导入待仿真的模型文件。
确保模型文件是支持导入的格式（如.STEP、.IGES等），否则需要先将其转换为支持格式。
4. 设置材料属性在导入模型后，我们需要设置材料属性。
选择”Engineering Data”窗口，在材料库中选择合适的材料，并将其属性应用于模型。
5. 设置边界条件接下来，我们需要设置边界条件以模拟冲击振动。
选择”Model”窗口，在左侧选取要设置边界条件的部分，并右键点击选择”Create” -> “Keypoints”。
根据实际情况，在模型上选择关键点，并右键点击选择”Fixed Support”以固定该部分。
6. 设置加载条件在设置边界条件后，我们需要设置加载条件。
选择”Model”窗口，在左侧选取要设置加载条件的部分，并右键点击选择”Create” -> “Keypoints”。
根据实际情况，在模型上选择关键点，并右键点击选择”Force/Moment”以施加力或力矩。
7. 设置材料非线性某些情况下，材料可能表现出非线性行为，需要进行材料非线性分析。
选择”Model”窗口，在左侧选取要设置材料非线性的部分，并右键点击选择相应的材料属性，如”Hypoelasticity”,“Plasticity”, “Creep”等。
8. 网格划分在完成上述步骤后，我们需要对模型进行网格划分以进行有限元计算。
材料冲击实验
材料冲击实验材料冲击实验是一种常见的实验方法，用于测试材料在受到外部冲击时的性能表现。
这种实验可以帮助工程师和科学家们评估材料的强度、韧性和耐久性，从而指导材料的设计和选用。
在本文中，我们将介绍材料冲击实验的基本原理、常见的实验方法以及实验结果的分析与应用。
首先，让我们来了解一下材料冲击实验的基本原理。
在材料受到冲击时，会产生应力和应变，这些应力和应变会影响材料的性能。
通过对材料在受到冲击时的应力和应变进行测量和分析，可以得到材料的冲击性能参数，如冲击强度、断裂韧性等。
这些参数对于评估材料的抗冲击能力和耐久性至关重要。
接下来，我们将介绍几种常见的材料冲击实验方法。
首先是冲击试验机法，这是一种通过冲击试验机对材料进行冲击加载的方法。
通过对试样在不同冲击载荷下的表现进行观察和记录，可以得到材料的冲击性能参数。
其次是冲击落球法，这是一种利用自由落体冲击试样的方法。
通过观察试样在不同高度落球冲击下的表现，可以评估材料的抗冲击能力。
此外，还有冲击压痕法、冲击拉伸法等不同的实验方法，它们各有特点，可以针对不同类型的材料和不同的应用场景进行选择和应用。
最后，让我们来谈谈实验结果的分析与应用。
通过对材料冲击实验的结果进行分析，可以了解材料在受到冲击时的性能表现，从而为材料的设计和选用提供参考依据。
例如，在航空航天、汽车、建筑等领域，对材料的抗冲击能力有着严格的要求，通过材料冲击实验可以评估材料是否符合要求，并进行必要的改进和优化。
此外，材料冲击实验还可以帮助科学家们深入了解材料的本质和行为规律，为材料科学的发展提供重要的实验数据和理论支持。
综上所述，材料冲击实验是一种重要的实验方法，对于评估材料的抗冲击能力和耐久性具有重要意义。
通过对材料冲击实验的原理、方法和结果进行深入的了解和分析，可以为材料的设计和选用提供科学依据，推动材料科学的发展和应用。
希望本文能够对材料冲击实验有所帮助，也欢迎大家对材料冲击实验进行更深入的研究和探讨。
矿用卡车装载过程冲击载荷的计算机仿真
收稿日期：2016-05-26基金项目：国家自然科学基金项目（51275080）作者简介：宋伟刚（1963 -），男，教授，研究方向为现代物流系统与装备、机器人运动学、动力学与控制、机电一体 化技术。
矿用卡车装载过程冲击载荷的计算机仿真Computer simulation of impact load of mining truck in loading process宋伟刚，文赞彭SONG Wei-gang, WEN Zan-peng（东北大学 机械工程与自动化学院，沈阳 110819）摘 要：以矿用卡车车斗在装载过程中所受冲击力为研究目的，分别建立了矿用卡车和铲斗的三维模型，采用四面体模拟矿物颗粒，确定了计算机仿真中的颗粒参数。
给出了DEM和ADAMS联合仿真方法。
采用两种装载过程对矿用卡车的装载过程进行EDM和ADAMS联合仿真。
分别以冲击力和冲击系数为评价指标，得出了装载过程的单个颗粒和总体冲击力。
得出装载顺序的改变对车斗的冲击力影响不大；矿用卡车装载过程中的最大冲击载荷主要来自于第1铲装载时的冲击；装载过程的总冲击系数在1左右，在对矿用卡车整体进行动力学分析时可仅考虑装载矿物的总重力的作用，不必考虑动载荷系数的影响。
关键词：矿用卡车；装载过程；冲击载荷；联合仿真中图分类号：TH243 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2016)11-0134-060 前言矿用卡车是为适应矿山的特殊路况及装载运输过程中的特殊条件，为矿山开采专门设计的矿用卡车，其结构复杂、抗磨损能力强、能适应更恶劣的工作环境。
例如浅层的铁矿石多采用露天方式开采，爆破后的矿岩粒度最大可达1200mm ，挖掘机装载过程的落料高度最大可达3m 。
由于在装载及运输过程中，会产生巨大的动负载作用，对驾驶员的健康有很大的影响同时矿用卡车车斗底板也承受着矿石周期性的冲击和磨损作用，一般使用6～12个月就要进行修复或更换[1]。
冲击载荷作用下的防护结构设计方法与应用研究
冲击载荷作用下的防护结构设计方法与应用研究引言：冲击载荷对各种结构体都具有破坏性的作用，因此在设计和建造防护结构时需要考虑各种物理定律和实验准备。
本文将详细阐述冲击载荷作用下的防护结构设计方法与应用研究，从物理定律到实验准备、过程，最后探讨实验的应用和其他专业性角度。
一、物理定律的应用：1. 动量守恒定律：动量守恒定律指出，在封闭系统中，系统的总动量在相互作用前后保持不变。
在防护结构设计中，我们可以利用这一定律来选择吸能材料，使其在与冲击载荷相互作用时吸收动能，减轻结构的冲击受力。
2. 能量守恒定律：能量守恒定律指出，在封闭系统中，系统的总能量在相互作用前后保持不变。
在防护结构设计中，我们可以根据能量守恒定律来计算冲击载荷的能量大小，从而确定适当的结构材料和设计参数。
3. 力的平衡定律：力的平衡定律描述了物体在力作用下保持平衡的条件。
在防护结构设计中，我们需要根据力的平衡定律来确定结构的几何形状和支撑方式，以承受冲击载荷，并确保结构的稳定性。
二、实验准备：1. 材料选择：在进行冲击载荷下的防护结构设计实验前，我们需要选择适用的材料。
一般来说，我们希望材料具有高强度和良好的韧性，在冲击载荷下能够快速吸收能量。
常见的材料包括钢、铝、聚合物等。
在实验中，我们可以通过拉伸测试、硬度测试等方法评估材料的机械性能。
2. 设备准备：为了进行防护结构设计实验，我们需要准备适当的设备和仪器。
例如，冲击试验机、高速摄像机、传感器等。
冲击试验机可以模拟冲击载荷，高速摄像机可以捕捉冲击过程中材料的变形和破坏情况，传感器可以测量冲击力和变形等参数。
三、实验过程：1. 设计样品：根据具体需求，我们设计和制备不同形状和尺寸的样品。
样品可以是平板、梁或者薄壁结构等。
在设计样品时，我们需要考虑结构的强度、刚度以及吸能性能。
2. 冲击试验：将样品放置在冲击试验机上，并施加预定的冲击载荷。
通过控制冲击载荷的大小和施加速度，观察和记录样品的变形、破坏过程。
某型船用控制器冲击响应仿真计算及分析对比
静态 （N/mm）
（（2）N动设/m态备m的 ）响应工围位作（移频H达率z到）范限位值隔Δ振X系0：数
底部隔振器 JSZ-3-10 （1） 18.2
23.6
10~2 000
0.6 （11）
底部隔振器 JSZ-3-20
36
46.8
10~2 000
0.6
式中：ΔX0 为初始的限位器间隙。
1.1 系统的运动方程
16 23 13
最大冲击力 （kN）
X 45 o Z
0.48 0.52 1
（13） （14）
两边同时积分，可得：
（3）
（15）
当压缩过程结束达到最大变形位置 δmax 时，相对 形变速度 δ ( t ) = 0，这时 X1 ( t ) 就是基座的速度 V，即
对于带限位器的模型，一般只讨论响应的位移达 到限位值的情况。限位器的隔振效果可根据最大传递
2.1 控制器的结构分析及有限元网格划分
位安装时，将 bushing 各个方向的刚度都设置成常数。
控制器主要由机箱、支架、隔振器及机箱内部的 元器件等组成。其中：机箱下部通过四只 JSZ-3-20 型 和中间两只 JSZ-3-10 型隔振器与支架连接，机箱侧面
由于在冲击过程中存在非线性，在 step（分析步）模 块中将非线性计算打开。 2.3 边界条件设置
BV043/85 标准，分别给弹性安装下带限位器和不带限位器的模型加载相同的正负三角波，根据仿真结果
分析限位装置对隔离系统隔振效果的影响及控制器抗冲击能力。结果表明：控制器在有无限位装置的情
况下于同一处出现了应力最大值，说明存在薄弱环节；在隔振系统中加入限位装置，能在一定限度内减
少设备冲击响应的位移，但设备本身受到的应力会加大，且隔振效果减弱。
鸡蛋缓冲包装跌落冲击力学仿真及验证
鸡蛋缓冲包装跌落冲击力学仿真及验证李昭;曹萌萌;孙建明;李华杰【摘要】为降低鸡蛋在流通过程中的破损率,基于鸡蛋的流固耦合特性,利用ABAQUS有限元软件对鸡蛋缓冲包装常用的聚苯乙烯泡沫(Expanded Polystyrene,EPS)、可发性聚乙烯(Expandable Polyethylene,EPE)缓冲包装进行跌落冲击力学仿真;并通过强度试验确定鸡蛋的破损强度,为仿真分析提供破损标准.结果表明:同一厚度下EPE的缓冲效果优于EPS,选择缓冲材料厚度EPE≥10 mm,EPS≥25 mm,可有效避免鸡蛋在跌落冲击过程发生破损.【期刊名称】《食品与机械》【年(卷),期】2019(035)003【总页数】5页(P115-119)【关键词】鸡蛋;缓冲包装;跌落冲击;强度试验;有限元仿真【作者】李昭;曹萌萌;孙建明;李华杰【作者单位】河南科技大学,河南洛阳 471023;河南科技大学,河南洛阳 471023;陕西华丽包装有限公司,陕西咸阳 713800;河南科技大学,河南洛阳 471023;河南科技大学,河南洛阳 471023【正文语种】中文鸡蛋具有较高的营养价值，作为人类主要的食物及营养来源，需求量呈逐年上升的趋势[1]。
鸡蛋从产出到消费者手中，需经过收集、分类、清洗、包装、检验、加工、运输、储存、交易等多道环节，其中造成鸡蛋破损的主要为装卸环节、运输环节。
有关资料[2]显示：鸡蛋在生命周期中的破损率为10%～17%，其中蛋产出时的破损率仅占2%～3%，而在流通过程中造成的破损率达9%～12%。
缓冲包装设计是避免鸡蛋在流通过程中发生破损最为有效的技术手段。
目前市场上投入使用的鸡蛋缓冲包装多种多样，仅以EPS为材料的鸡蛋缓冲包装结构就不下10种，当不合格的包装投入市场使用后，不能在流通环节对鸡蛋形成有效的保护，会造成较大的经济损失[3]。
因此，为使蛋品产业更加合理化，降低鸡蛋破损率，有必要对鸡蛋的物理特性及鸡蛋缓冲包装在运输过程中的力学性能进行研究，以优化鸡蛋缓冲包装。
冲击力仿真计算与试验研究
变 化 的具 体 曲线 ， 并 和 实 际 的 冲击 试 验 数 据 进 行 了对 比 ， 分 析 总 结 了两 者 的差 别 。 关键词 ： 接触力学 ； 冲击力 ； 仿 真 中 图分 类 号 ： ＴＨ８ ７ 文献标识码 ： Ｂ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ４ — ３ ４ ０ ７ ． ２ ０ １ ３ ． Ｏ １ ． ０ ２ ２
其 中， 为法 向接 触力 ， 单 位 为 Ｎ； Ｋ（ Ｓ ｔ ｉ ｆ ｆ ～ ｎ ｅ ｓ ｓ ） 为 Ｈｅ ｒ ｔ ｚ接触 刚度 ， 表 示 接 触 表 面 的 刚度 ， 单 位 为 Ｎ／ ｍｍ； （ Ｐ ｅ ｎ ｅ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｄ ｅ ｐ ｔ ｈ ） 为 接 触 点 的 法
引 言
抗 冲击 性 能 是材 料 的重 要 属 性之 一 ， 而材 料 的
由于 两个 构件 之 间 的相 互 切 入 而 产生 的弹 性 力 ； 另
一
个是 由相对 速度 产生 的阻 尼力 。其 广义形 式可 以
Ｆ 一 Ｋ ＋ Ｃ
表示 为 ：
抗 冲击性 能要 依靠 冲击 试验 测 得 。冲击 试验 应用 的 设 备是 材 料 冲击试 验 机 ， 通 过 摆 锤 冲击 试 样 后 得 出 的冲击 吸 收功 和 冲击 力 来 衡 量 材 料 的 抗 冲击 性 能 。 冲击过 程是 个非 常 复 杂 的过 程 ， 本 文 根 据 接 触 力 学 理论 ， 应用 虚 拟平 台 ， 对 材料 冲击试验 机 冲击 过程 进
ansys冲击振动仿真步骤
ansys冲击振动仿真步骤ANSYS冲击振动仿真步骤：1.定义几何模型：首先，需要根据实际情况创建待仿真的几何模型。
这包含了物体的形状、尺寸和材料属性等信息。
可以使用ANSYS中的几何建模工具来创建几何模型，也可以导入其他CAD软件中的几何模型。
2.定义边界条件：根据实际问题需要，需要为仿真模型定义适当的边界条件。
边界条件可以包含约束条件、外载荷和约束类型等。
如果模型中存在接触问题，也需要定义接触区域和条件。
3.定义材料特性：对于冲击振动分析，材料的物理特性对结果有很大的影响。
需要根据实际情况输入材料的弹性模量、密度和阻尼等参数。
ANSYS提供了广泛的材料库，也可以手动定义材料属性。
4.网格划分：为了进行数值计算，需要将几何模型离散化为有限元网格。
网格的精细程度会直接影响仿真结果的准确性和计算时间。
尽可能使用较小的网格单元并保持网格充分精细。
5.设置求解器：ANSYS提供了多种求解器用于不同类型的仿真。
在冲击振动仿真中，可以选择特定的动力学求解器。
需要定义求解器参数，如时间步长、迭代次数等。
6.应用加载：通过应用适当的加载，模拟冲击对物体的作用。
可以设置冲击力、初始速度或初始位移等。
通过按照实际情况来选择和定义加载条件，可以更准确地预测物体的响应。
7.运行仿真：设置好所有的参数和条件后，即可运行仿真。
ANSYS会根据所定义的模型、边界条件、材料特性和加载来进行求解，计算物体的响应。
8.结果分析：仿真完成后，需要对结果进行后处理分析。
ANSYS提供了丰富的后处理工具和图形显示选项，可以直观地展示振动响应的变化。
可以绘制时间历程曲线、频率谱图、振动模态等，分析物体的振动行为和响应。
9.结果验证：进行仿真分析后，需要对结果进行验证。
可以与理论计算或实验数据进行对比，以评估仿真模型的准确性和可靠性。
如有需要，可以对参数进行调整和优化，以便更接近实际情况。
10.结果应用：根据仿真结果，可以进一步分析和优化设计。
空投UUV入水冲击仿真研究
Ｃｉｔａｔｉｏｎ ｆｏｒｍａｔ：ＺＨＡＮＧ Ｊｉｅ，ＺＨＡＮＧ Ｙｕｎ—ｈａｉ，ＺＨＡＯ Ｊｉａ－ｐｅｎｇ．Ｎｕｍｅｒ ｉｃａ ｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｗ ａｔｅｒ—Ｅｎｔｒｙ Ｉｍｐａｃｔ ｆｏｒ Ａｉｒ—
Ｌａｕｎｃｈｅｄ ＵＵＶｌ Ｊ １．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｒｄｎａｎｃｅ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１６（１）：７０—７３．
摘要 ：空投布放的水下航行器在入水冲击初期会遭受 巨大 的冲击载荷 ，可能对 壳体结构 和携带 的仪器 设备造成很 大 的危 害。掌握 ＵＵＶ在 不同工况 入水 时所 受冲击力的情况 ，对研究空投 ＵＵＶ壳体强度设计 和安全入水 方法都有着非
常重要 的作用 。建立 了 ＵＵＶ入水有 限元仿 真模型 ，并利用 ＡＮＳＹＳ／ＬＳ—ＤＹＮＡ对 ＵＵＶ在 多种 工况 下入水时所受 冲击
中图分类号 ：ＴＰ２４；ＴＪ８
文献标识码 ：Ａ
文章编 号 ：１００６—０７０７（２０１６）０１—００７０—０４
Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｗ ａｔｅｒ－Ｅｎｔｒｙ Ｉｍ ｐａｃｔ ｆｏｒ Ａｉｒ－Ｌａｕｎｃｈｅｄ ＵＵＶ ＺＨＡＮＧ Ｊｉｅ，ＺＨＡＮＧ ｒｕｎ—ｈａｉ，ＺＨＡＯ Ｊｉａ－ｐｅｎｇ
力 的情况进行计算 。最后通 过分 析仿 真结 果数据得到几点有益的结论 ，为空投 ＵＵＶ安全 入水 提供 有价值的参考。 关键 词 ：入水冲击 ；空投 ＵＵＶ；安全入水 本文 引用格式 ：章杰 ，张云海 ，赵加鹏．空投 ＵＵＶ入水冲击仿 真研 究［Ｊ］．兵器装备 工程学报 ，２０１６（１）：７０—７３．
荷仿 真分析是个典型 的流一固耦合 问题 。流一固耦合 力学 的 研究从流一固耦合 出发 ，利用 ＡＮＳＹＳ／ＬＳ—ＤＹＮＡ建 立 ＵＵＶ入
自航式实体模拟目标受鱼雷撞击冲击力计算仿真
自航式实体模拟目标受鱼雷撞击冲击力计算仿真谢志强;向小梅【摘要】本文采用有限元分析方法,构建某重型鱼雷、自航式实体模拟目标几何模型及参数,对鱼雷撞击自航式实体模拟目标的冲击力进行仿真计算,得出自航式实体模拟目标的变形以及塑性应变,为自航式实体模拟目标的安全防护设计提供技术支撑.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2019(041)002【总页数】5页(P145-149)【关键词】自航式实体模拟目标;冲击力;变形;塑性应变【作者】谢志强;向小梅【作者单位】中国人民解放军91388部队,广东湛江 524022;中国人民解放军91388部队,广东湛江 524022【正文语种】中文【中图分类】U6640 引言自航式实体模拟目标与潜艇外形相似，能满足鱼雷对体目标识别所需的外形尺寸大小，具有潜艇声、磁目标特性和机动特性，能够对新型鱼雷垂直面命中精度、鱼雷触发引信和非触发引信动作、攻击体目标时的脱靶量这3项重要战技指标进行考核，能够实现对鱼雷全系统、全链路、全性能进行综合考核，对于考核鱼雷的技战术性能具有重要意义自航式实体模拟目标的建设是一项十分复杂的系统工程，实施难度大，安全性设计方面要求很高，尤其是在试验实施过程中，鱼雷将直接撞击实体模拟目标，必须要在总体设计时加以充分论证，进行可靠的安全防护设计，以保证实体模拟目标以及鱼雷的安全。
本文采用Abaqus/Explicit求解器，根据某重型鱼雷、自航式实体模拟目标几何模型以及材料参数，进行有限元分析，对水下鱼雷撞击实体模拟目标所受冲击力进行仿真计算，获取鱼雷在不同角度冲击情况下实体模拟目标的动态响应，为自航式实体模拟目标的总体设计提供理论基础，为实体模拟目标的安全防护设计提供理论支撑。
1 仿真建模1.1 自航式实体模拟目标几何模型及材料参数自航式实体模拟目标外形上模拟现役常规潜艇形状，设计为细长筒体双层结构，总长30 m，外层壳体直径4.0 m，内层壳体直径3.0 m，模拟目标外层与内层通过筋板联接，双层之间可透水，外层壳体厚5 mm，内层壳体厚13 mm，中间筋板厚5 mm，材料为AH32船用钢，密度为7 850.0 kg/m3，弹性模量为205.8 GPa，屈服强度315 MPa。
冲击力计算
冲击力计算
冲击力计算是一种常用的工程力学计算方法，用于估算物体受到的冲击力大小。
它主要是通过测量物体在某一时刻受到的冲击力，来确定最终的冲击力大小。
首先，要弄清楚物体受到的冲击力，必须先明确物体的加速度和加速度的分布情况。
这里我们采用了三维分布模型，即加速度在x、y、z三个方向上分别有不同的分布。
在此基础上，根据物体的加速度和加速度的分布情况，可以使用冲击力计算公式，得出物体的冲击力。
其次，为了解决冲击力计算中的误差，可以采用多次测量的方法，即反复测量物体受到的加速度，并将多次测量值累加起来，得出最终的加速度值。
这样，可以有效地减少误差，更准确地测量物体受到的冲击力大小。
最后，为了更准确地计算物体受到的冲击力，可以借助于现代计算机技术。
例如，可以使用计算机图形学技术，将物体的加速度映射成三维图形，从而更直观地看出物体受到的冲击力大小。
此外，也可以使用计算机软件对物体受到的冲击力进行仿真，进一步提高计算精度。
总之，冲击力计算是一种常用的工程力学计算方法，可以用来估算物体受到的冲击力大小。
首先，要弄清楚物体受到的冲击力，必须先明确物体的加速度和加速度的分
布情况，然后使用冲击力计算公式来计算最终的冲击力大小。
其次，为了解决冲击力计算中的误差，可以采用多次测量的方法，即反复测量物体受到的加速度，并将多次测量值累加起来，得出最终的加速度值。
最后，为了更准确地计算物体受到的冲击力，可以借助于现代计算机技术，如计算机图形学技术和计算机软件仿真技术。
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作者简介：蒋东霖（1979—），男，硕士，高级工程师，主要从事机械系统设计和理论研究工作。
冲击力仿真计算与实验研究
摘要：本文应用接触力学理论，应用虚拟平台，对冲击试验机冲击过程进行了仿真模拟和计算，得出了冲击力随时间变化的具体曲线，并和实际的冲击试验数据进行了对比，分析总结了两者的差别。
关键字：接触力学；冲击力；仿真
The simulation and test study of the impact force
Abstract: In this paper,according to the contact mechanics theory,application virtual platform,the simulation and calculation which the impact process of material impact testing machine has been done,the specific curve of the impact force changing with time is drawing.analyzed the differences between the simulation data and the actual impact test data
Keyword: contact mechanics theory;impact force; computer simulation
1引言
材料的抗冲击性能是材料的重要属性之一，而材料的抗冲击性能要依靠冲击试验测得，冲击试验应用的设备是材料冲击试验机，通过摆锤冲击试样后得出的冲击吸收功和冲击力来衡量材料的抗冲击性能。
冲击过程是个非常复杂的过程，本文应用多体动力学理论，应用虚拟平台，对材料冲击试验机冲击过程进行了仿真模拟和计算，得出了冲击力的具体曲线，并和实际的冲击试验进行了对比，分析总结了两者的差别，为更深入的研究打下基础。
2碰撞力模型
根据Hertz contact theory ，采用非线性等效弹簧阻尼模型作为接触力的计算模型。
当计算两个构件之间的接触力时，接触力由两个部分组成：一个是由于两个构件之间的相互切入而产生的弹性力；另一个是由相对速度产生的阻尼力。
其广义形式可以表示为： e ni i i F K CV δ=+
其中，ni F 为法向接触力，单位为N 。
K （Stiffness ）为Hertz 接触刚度，表示接触表面的刚度，单位为N/mm 。
i δ（Penetration Depth ）—接触点的法向穿透深度，单位为mm 。
e （Force Exponent ）为碰撞指数，刚度项的贡献因子。
C （Damping ）为阻尼系数，单位为N •sec/mm 。
通常取刚度值的0.1~1﹪。
i V 为接触点的法向相对速度，i V 是i δ的导数，单位为mm /sec 。
接触刚度的表达式为：
0.5*43
K R E = 其中1212R R R R R =+，1R 、2R 为两碰撞物体在碰撞处的曲率半径；2212*12
111E E E υυ--=+ 1υ、2υ分别是两物体的泊松比，1E 、2E 分别是两物体的弹性模量[1]。
3仿真与试验
根据碰撞力的模型，试验中采用冲击刀半径为2.5mm ，采用10*10*55的标准试样，碰
撞指数(Force Exponent)。
碰撞指数e反映了材料的非线性程度。
其推荐值：金属与金属材料为1.5，橡胶材料为2。
C（Damping）为阻尼系数，通常取刚度值的0.1~1﹪。
本文采用虚拟仿真平台，因为其具有有好的界面和强大的计算功能，虚拟样机中常用的积分器有三种：GSTIFF、WSTIFF 与BDF，不同的刚性积分器，计算的效率和稳定性也有所不同，GSTIFF 是最常用的积分器，也是系统默认的积分器。
虚拟样机中有三种积分格式：I3、SI2和SI1。
I3格式求解速度快，但精度太差；SI2 格式可以避免Jacobian 矩阵的病态，而且考虑了约束方程，虽然求解时间变长，但求解精度高；SI1求解精度比SI2 还高，但它计算量太大，一般不采用。
积分误差决定了在求解动力学方程的过程中，某一步的预测值与校正值之间所能接受的差值。
积分误差过大，计算容易进行，但最终结果会产生过大误差；积分误差过小，求解时间太长，本例模拟计算积分误差设为0.001。
4
图1模拟计算结果图
图1为模拟计算的结果图，即冲击碰撞力随冲击时间的变化曲线，图中横坐标为时间，单位为s，纵坐标为冲击力，单位为N。
图2试验结果图
图2为通过试验得出的结果图，即实际测得的冲击碰撞力随冲击时间的变化曲线，图中横坐标为时间，单位为s，纵坐标为冲击力，单位为KN。
如图1、图2所示，图1的最大冲击力大约在25KN，整个冲击过程的时间区间在0.78s~0.788s之间，图2中最大冲击力大约在23KN，整个冲击过程时间区间要比模拟计算
的大，但是冲击力起始的时间很接近。
模拟计算和试验数据的整个曲线趋势是一致的，冲击力产生的前期阶段，冲击力变化率都比较大，而冲击的后期阶段，冲击力变化率都趋于缓慢。
模拟计算与试验测得数据的差距产生的原因主要是因为，模拟是理想状态，认为试样材料是均匀的，试样材料本身的物理属性是理想的，排除了试样夹具座各部件、冲击刀、以及整个冲击摆的变形，排除了试样夹具座各部件与冲击试样，冲击刀以及整个冲击摆的振动，还有模拟计算时采取的各个参数也并不能和实际的情况是完全一致的，但是整个模拟的结果与实际之间是比较接近的。
4结束语
本文应用Hertz接触理论，利用虚拟平台，模拟了冲击试验机摆锤冲击试样的整个过程，绘制了冲击力随时间变化的曲线，并和实际实验数据做了比较，分析了造成两者数据差别的原因，最终得出，模拟计算的结果和实际差别相差不大，可以作为摆锤冲击试验机冲击力计算的参考依据，为设计摆锤式冲击试验机打下基础。
参考文献
[1]彼得•艾伯哈特,胡斌.现代接触动力学[M],东南大学出版社,2003.。