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模拟钢球跌落的接触非线性分析(4)

对于钢球跌落的结果后处理,以及相应的分析介绍如下:
工具/原料
1

电脑

2

ANSYS软件

方法/步骤
1

1)在碰撞分析文件(3)中我们进行了求解,求解完成后考察小球的碰撞点处节点随时间的运动规律:

2

2)点击POST26,定义基于时间历程的变量。点击“+”,定义一个考察的变量,这里先考察小球的Z向位移随时间的关系,点击DOF Solution,选择小球的最低点,点击画图:

3

3)由于在求解时设置了1e-5的阻尼,可以从小球最低点的位移曲线中看出能量的耗散,每次耗散的能量大约是小球50mm的势能。接着以同样的方法定义最低点的速度-时间曲线:

4

4)对于小球的速度,我们可以看到有限元计算在第二次碰撞时虽然收敛,但是计算本质上已经不可取(因为小球的速度一定会慢慢耗散,第二次碰撞时速度反而增加了),可以这么理解,程序在后来第二次碰撞的结果没捕捉到(后边将分析原因)。查看第一次碰撞时,小球的加速度以及应力-时间曲线:

5

5)总结:通过4)曲线我们可以确定第一次碰撞发生的准确时间0.2347~0.2350s,最大的碰撞应力是1787.87Mpa,最大的加速度5.29e7mm/s2。第二次碰撞失准的原因是准确的碰撞区间在0.6531~0.6591s,与题设0.69533~0.6975s发生了交错,所以大载荷步下第二次碰撞没有算到,如下:

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