冲击力模拟实验-人体损伤力学

实用

人体损伤生物力学

实验报告

实验题目：冲击力模拟实验

院系：

班级：2011级车辆班

:

指导老师：

二O一四年

一、实验目的和任务

通过开展冲击力仿真实验，学习基于LS-DYNA的有限元基本分析流程和方法，具体包括：

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

处理软件的使用；

2.掌握保证仿真精度必须关注能量和质量缩放问题；

3.掌握模型调试方法；

4.体会不同材料、高度、速度对冲击力的影响。

二、实验仪器和设备

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

硬件：计算机。

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

DT2MS Elapsed time added mass ratio

-1.112E-06398 seconds 0.0000E+00 0

-1.112E-03191 seconds 7.0292E-01 9.8188E-04

-1.112E-0219 seconds 1.5434E+03 2.1558E+00

分析：DT2MS值越大，计算时间就越长，同时质量增加的也越多，降低了计算效率和结果的可靠性，而DT2MS设置的过小会使计算时间过于冗长。因此在保证计算精度的条件下要设置合理的DT2MS值，可减少计算时间。

2）输出总能量、动能、能和沙漏能

3、输出并分析橡胶垫的冲击力

1）查阅橡胶的材料

Rubber：MAT7

2）查阅车架、撑板、销轴和冲击头的材料

车架、撑板、销轴：MAT1

冲击头：MAT1

3）输出冲击头处的冲击力及两根连接销轴的四处接触力

橡胶垫的冲击力最小且最平缓，车架轴所受到

的冲击力急促且峰值较大。

4）找出系统的最大应力及其出现的位置

由图可得，最大应力值为2.195E-01（GPa），位于第136946号单元.

4、下落高度对冲击力的影响

1）修改冲击头距离橡胶垫的高度，初始值为5mm，分别修改为2mm、10mm和15mm，计算不同高度下落对冲击力的影响

由图可知，冲击力随着高度的增加而增加。

5、输出并分析金属的冲击力

1）将橡胶垫的材料改为金属材料，不采用质量缩放，分别计算冲击力（CID：1），对比上述材料与橡胶材料对冲击力的影响。

由图可知，材料由橡胶改为金属材料后，碰撞时冲击力在短时间急剧增加，且峰值远大于橡胶垫时。

2)找出系统的最大应力及其出现的位置

由图可得，最大应力值为3.045E-01（GPa），位于第162277号单元。

6、定义冲击头的速度

1）上述仿真分析采用的是自由落体，现将冲击头距离橡胶垫的距离调为1mm，设定冲击头的初速度，分别为0.01m/s，0.1m/s和1m/s（取消重力加速度），分析不同初速

度对冲击力的影响

由图可知，冲击头初速度越大，冲击力就越大。

2）找出系统的最大应力及其出现的位置

由图可得，最大应力值为2.436E-01（GPa），位于第136916号单元。

四、实验结论

1.、橡胶材料缓冲冲击能力强，改为金属材料后，冲击力明显增加。

2、冲击力大小随高度的增加而增加。

3、冲击力大小随初速度的增加而增加。