目录
一、瞬态动力学分析
主要是确定随着时间变化载荷作用下的结构响应的技术,输入为随时间变化的载荷,输出为随时间变化的位移和其他的导出量。
二、瞬态动力学分析主要应用场景
(1)碰撞以及颠簸的设备;
(2)桥梁以及其他机器的承受随时间变化的载荷;
(3)承受冲击载荷的结构,如车门。
三、瞬态动力学的基本原理
瞬态动力学分析需要将连续的时间周期分为许多时间间隔,在每个时刻方程的导出必须满足平衡。
对于线性动力学分析问题,需要两个独立的特性决定:线弹性结构行为和施加的动力载荷。所以可以先不考虑施加的载荷进行结构动力学分析,即模态分析,从而确定特征值,其次,利用结构的特征值和特征模态计算给定载荷历程的结构动力响应,这一过程为模态分析或者模态迭代法。但是因为高阶模态不准确,因而大多应用在低频范围内的激振结构。
瞬态动力学分析的运动方程和通用运动方程相同:
上式中载荷可以是时间的任意函数;对于线性问题矩阵[M]、[C]和[K]均与u及时间的导数无关。
ABAQUS允许在瞬态动力分析中包括各种类型的非线性,如大变形、接触、塑性等。
隐式积分中的缩减矩阵法和完整矩阵法的主要区别:
(1)减缩积分
- 用于快速求解
- 根据主自由度写出[M]、[C]、[K]等矩阵,主自由度是完全自由度的子集
- 缩减的[K]是精确的,但[C]和[M]是近似的。
(2)完整矩阵法
- 不进行缩减
- 采用完整的[K]、[C]和[M]矩阵
四、实例
1、问题描述
有一钢球与钢板相撞,其中钢球的半径是0.05m,钢板的半径为0.25m,厚度为0.05m,钢球以垂直于钢板的速度500m/s,平行于钢板的速度1000m/s冲击钢板,冲击时间4E-5,分析钢板对钢球冲击的响应。
2、问题分析
冲击碰撞是一种常见的现象,如子弹穿甲、叶片脱落、汽车碰撞等。
由于该模型是轴对称模型,边界也是轴对称的,所以可以选取模型的1/2进行建模分析,由于本例中钢球的响应不是关注的重点内容,所以可以把钢球作为刚体来处理。