SOLIDWORKSSimulation在SolidWorks中模拟跌落测试

1、在SolidWorks中模拟跌落测试定义算例如果在您正使用 PDA或手机时有人碰到了您的胳膊，而使设备不慎跌落到地上，这时如何才能保护设备的工作零件？或者，当码放储存罐的吊车不慎将其跌落，储存罐的结构会发生什么情况？到目前为止，要了解此类意外情况的结果，需要对所研究的结构进行破坏性物理测试，或者执行非常复杂的非线性和动态响应有限元分析（FEA）,而这种复杂的分析更适用于模拟汽车碰撞。在 SolidWorks 中，设置跌落测试 就像设置其他任何算例一样。步骤1 一定义算例并选择材料用户打开一个算例，并将其命名为“跌落测试”。然后，如果尚未在 SolidWorks 模型中指定材料，则 用户需要输入

2、材料；可以为装配体中的不同零部件指定不同的材料。随后转到设置菜单步骤2 一指定跌落高度、地板方向和地板刚度在设置算例时，用户可以选择指定跌落高度（即冲击距离）或冲击速度，这些可以通过在跌落测试之前执 行的运动学算例来确定。如果选择高度算例，则需要指定从物体的重心（或物体中心）还是从物体的底部 进行测量，还要输入重力的方向（或物体跌落的方向）。如果指定跌落高度，程序会自动计算碰撞前瞬间 的速度（2gh） 1/2 o地板或物体跌落到的其他表面的默认角度垂直于重力。但是，用户可以更改角度，并且 可以根据需要输入关于掉落物体落到地板上时发生的任何摩擦的数据。这种摩擦取决于物体跌落到的物体表面的材料，例

3、如沥青或混凝土。而且，会假设默认地板比跌落的物体要硬（或刚度大）很多。用户可以将地板更改得柔软一些，并指定其刚度一木质地板与铺着地毯的地板的刚度不同。通过指定装配体中可能相互接触的各个零部件的表面，例如，用户可以模拟在碰撞后这些零部件之间的交互作用步骤3 一运行分析并研究结果为了使模拟最大程度地发挥作用，在运行分析之前应该考虑几个问题：A.在碰撞后进行观测或者求解需要多长的时间碰撞后的求解时间以微秒为单位。总持续时间取决于物体在反弹后经受所有可能的冲击应力之前所经历的 时间。如果用户要研究任何二次碰撞，应该将该时间计算到持续时间内。当所研究的物体撞击地板时，冲 击点处会形成应力波，该应力波会传

4、到物体的另一端，然后再传回来。这种效果类似于将石头扔到池塘中 时水面的波纹效果。SolidWorks 模拟软件会在内部计算此应力波在物体内部传递若干次的时间，并假设 所有主要的应力事件都在该时间内发生并被捕获。设想一下玩具滑翔机的机头首先着地的情况。应力波会 从撞击地板的滑翔机机头产生，然后传递到机翼和机尾。如果要研究二次碰撞，则模拟需要运行相当长的时间。一个简单直观的示例就是下面所示的玩具汽车，它 跌落时后轮先着地，接着是前轮，这样就会有首次和二次碰撞。B.如何从结果中选择要保存的时间步长?默认情况下，SolidWorks 会保存25个步长的详细结果，以及每个关键步长中 20个步长的位置结果

5、。 由于每次模拟可以包含数万个时间步长，因此有必要只保存重要的步长，而不必在整个步长序列上浪费计 算机资源。用户可以通过使用默认设置执行第一遍分析获得初步结果，以大幅缩短运行分析所需的时间。这些可能意味着需要细分时段（并且用户可以选择细分哪些时段），从而节省总体求解的时间。C.为什么要在Solidworks中运行跌落测试？在SolidWorks 在运行跌落测试可以轻松地研究物体以不同方向跌落时所受的冲击 品的容器，由于要考虑以不同的方向跌落的情况，因此会有不同的设计要求。例如，对于装载危险SolidWorks 跌落测试模拟还支持塑性，使工程师可以确定碰撞之后形成的凹陷之类的永久变形。塑料和 金

6、属在应力超过它们的屈服点时会出现永久变形（塑性变形）。例如，回形针在弯曲到特定的点时就会失 去其形状。此处讨论的跌落测试可以在碰撞分析中考虑材料状态。快速跌落测试分析背后的技术尽管有经验的 SolidWorks 用户可以很熟悉地找到涉及运行跌落测试的步骤，但这些步骤背后的技术比看起来要复杂得多。要模拟物体跌落并撞击坚硬表面的情况，模拟软件必须迭代求解如下等式，因为当物体 跌落并撞击地板时，力和刚度在不断变化。Ma + Cv) + Kx二旧其中：qM二质量矩阵C =阻尼矩阵K =刚度矩阵F =外力向量*a =加速度"v =速度向量x =位移向量/FEA可以使用两种方法来求解此等式。它们

7、分别称为隐式求解和显式求解。SolidWorks 的跌落测试模拟使用显式求解技术。尽管这两种方法的精确度相同，但是碰撞问题（例如动态跌落测试）的隐式求解方 法需要更长的时间。原因如下：隐式求解方法首先要计算位移“x”，这需要对刚度矩阵进行求逆。与矩阵乘法（显式求解所使用的方法）相比，所有计算机必须使用更多的资源和时间来进行矩阵转置。显性方法计算的是加速度，因此只需对质量矩阵进行求逆，由于这是个对角矩阵，因此很简单。另一方面, 显式技术也有缺点，需要非常小的时间增量才能提供良好可靠的解。真实条件下的问题通常可以通过其中一种方法来解决，但是根据问题的本质，一种方法可能比另一种更快。对于没有动力的零部件并且载荷变化缓慢的线性问题，隐式方法的成本更低或者速度更快。但是，对于涉 及瞬态载荷的问题（例如冲击或跌落测试），用显式方法求解更为经济。对于具有纯粹非线性行（需要对 刚度矩阵进行常量更新）的问题，使用显式性方法求解也更为经济。总结通过技术以及通过SolidWorks 软件的易用性获得的速度使得用户可以轻松地对其设计运行跌落测试，并对预先总体模拟添加其他尺寸。虽然跌落测试难度很高，需要对数万个时