COSMOSWorks Designer培训教程教案讲义第10章

COSMOSWorks Designer培训教程教案讲义第10章 杭州新迪数字工程系统有限公司SolidWorks中国社区（.3dpower.）授权发布COSMOSWorksxx高级教程COSMOSWorks Professional79第10章照相机的掉落测试分析学完本章，读者将能够?运行掉落测试；?研究动态分析的结果。 杭州新迪数字工程系统有限公司SolidWorks中国社区（.3dpower.）授权发布第10章COSMOSWorksxx高级教程COSMOSWorks Professional照相机的掉落测试分析80项目描述项目描述照相机的结构完整性可以通过掉落到硬地板上加以测试底盖顶盖镜筒镜头。 测试内容包括不同的掉落高度，下落的照相机与地板间的不同位置情况（可能是水平，也可能是倾斜的）。 掉落测试分析在本章中，我们将在COSMOSWorks中，以掉落测试来模拟破坏性的测试。 1打开装配体打开名为Camera的SolidWorks装配体。 带有钢质可变焦镜筒和玻璃镜头的镁质外壳的照相机，是一个简化的模型，但它所有组件的特征已经足够用来模拟动态撞击下的性能。 2创建掉落测试研究切换到COSMOSWorks，创建名为free fall01的研究。 【分析类型】选为【掉落测试】掉落测试】。 在掉落测试分析中，只有【实体网格】可供选择。 3检查材料属性材料属性自动从SolidWorks中传递过来。 掉落测试图标通过两个自动创建的图标来定义掉落测试分析?设置?结果选项4打开掉落测试设置窗口右击“设置”，并选择【定义/】以打开【掉落测试设置】窗口。 在该窗口中，我们可以定义落差高度(h)，引力加速度(g)，以及碰撞平面的方向。 掉落测试参数碰撞平面的方向可能垂直于重力方向，也可能平行于参考面。 碰撞时的速度v()可以通过v2gh=得到。 物体作为一个刚体沿着重力的方向运动，直到碰撞到坚硬平面。 在不指定掉落高度的情况下，我们也可以定义碰撞时的速度。 基于碰撞时的速度方向和碰撞平面的方向，程序将计算出碰撞的区域。 在碰撞发生前，不考虑旋转。 杭州新迪数字工程系统有限公司SolidWorks中国社区（.3dpower.）授权发布COSMOSWorksxx高级教程COSMOSWorks Professional第10章照相机的掉落测试分析掉落测试分析815定义掉落高度在【指定】栏选择【掉落高度】。 在【高度】栏选择【从重心】，并输入80英寸。 80英寸的掉落高度是以照相机的重心处测量所得。 6定义引力为定义引力的方向，从SolidWorks的FeatureManager中选择horizontal基准面。 可采用以下方式完成该任务?使用快捷菜单?当【掉落测试设置】窗口打开时，单击COSMOSWorks标签页。 该动作将把屏幕分割开，以显示SolidWorks的FeatureManager。 引力的方向将垂直于horizontal基准面。 如有必要的话，可以使用箭头按钮来控制引力的方向。 输入以下任一个值，作为引力加速度的大小?9.81m/s2?386in/s27设置碰撞平面方向在【目标方向】栏，选择【垂直于引力】。 碰撞平面的位置垂直于引力方向，也就是水平方向。 保持【摩擦系数】为00。 掉落测试研究的设置全部完成。 8检查掉落测试设置细节为检查掉落测试设置的细节，右击“设置”并选择【细节】以显示【设置细节】设置细节】窗口。 动态分析掉落测试的能量损失一般是由于阻尼、摩擦或塑料变形（在使用弹塑性材料时可能发生）引起。 然而，在掉落测试分析中，我们不考虑阻尼，也不定义摩擦，而且使用线性材料。 因此，碰撞不会产生能量损失，模型将在不确定的时间内弹离碰撞平面。 掉落测试需要运行一次动态分析。 COSMOSWorks将以直接时间积分法来精确解算该分析。 在动态分析的解算中，这是非常耗计算机时间的，但同时又是数值上稳定的一项技术。 解算参数9设置冲击后的解算时间在【结果选项】窗口中，将定义控制掉落测试分析结果的参数。 右击“结果选项”并选择【定义/】以打开【结果选项】窗口。 为了观察照相机碰撞发生后50微秒内的现象，在【冲击后的解算时间】中输入50(微秒)。 单击【确定】。 杭州新迪数字工程系统有限公司SolidWorks中国社区（.3dpower.）授权发布第10章COSMOSWorksxx高级教程COSMOSWorks Professional照相机的掉落测试分析82掉落测试分析解算时间【冲击后的解算时间】是指第一次碰撞发生后，程序计算响应的一段时间。 如果你指定了掉落高度，则解算时间不包括物体自由下落的时间。 基于模型的几何形状和默认的铝质材料属性，程序可以估计出解算的时间。 默认解算时间的依据是碰撞产生的弹性波穿过模型的时间。 程序由右式估计出弹性波的速度在碰撞发生的时刻，也就是弹性波传递的开始。 假定模型的长度为L，弹性波以近似等于2L/v的时间到达最远端，然后反射回原始区域。 在这个时期，重力的反作用力开始作用在模型上。 程序设置默认的解算时间为3L/v。 注意，这只是一个估计值，以帮助你输入一个合理的时间。 因为碰撞周期非常短，所有程序以微秒计时。 最大响应可能会发生在碰撞时或碰撞后物体的反弹期。 如果你指定足够长的解算时间，本研究能够模拟多次碰撞和反弹。 因为对【冲击后的解算时间】没有限制，越长的解算时间就需要更多的计算时间来运行分析。 如果解算时间要超过60分钟，COSMOSWorks会给出一个提示“你愿意改变解算时间来重新运行这个分析吗?”10定义需要保存的结果在【保存结果】域中，输入00(微秒)作为【从此开始保存结果】的值。 COSMOSWorks将在碰撞后立即保存结果。 在【图解数】中输入25。 解算时间将被为25等分，所有解算的结果（图解中提供的结果）只在这些间隔处保存。 在顶点域中，选择如图所示的四个顶点。 这将在时间历史图表中作为参考点。 我们以前做物理掉落测试的经验表明，在镜头底部会产生破裂，我们通过这些经验来选择上述点的位置。 提示采用分割线来定位这四个顶点。 只是在时间历史图解中才会包含这四个点的位置。 在【冲击后的解算时间】中我们定义了50微秒，并等分为25个间隔。 所有解算结果会保存为25个图解。 我们在图解之间只保存所选点的结果，在这个例子中，也就是指四个顶点的结果。 我们在【每个图解的图表步骤数】域中，可以指定部分结果保存的数量。 在【每个图解的图表步骤数】域中输入20。 每个图表中数据点的总数，等于图解数乘以每个图解的图表步骤数。 单击【确定】。 杭州新迪数字工程系统有限公司SolidWorks中国社区（.3dpower.）授权发布COSMOSWorksxx高级教程COSMOSWorks Professional第10章照相机的掉落测试分析掉落测试分析83图表结果每个图解的图表步骤数并不等于实际的时间步骤数。 解算器将在内部选择时间步骤，两个步骤之间的时间间隔可以是变化的，以确保数值解算的稳定性。 图解数与每个图解的图表步骤数之间的关系如下11检查结果选项检查所有结果选项的细节，右击“结果选项”，选择【细节】并分析【检查结果选项】检查结果选项】窗口。 12应用网格控制因为我们关心四个位置的应力结果，所以在【结果选项】窗口中，我们必须确保有限单元网格能正确地模拟这些位置。 右击“网格”，选择【应用控制】，并在装配体组件TopCover中选择圆角。 接受默认的网格控制参数。 13划分网格以默认单元尺寸对装配体划分网格。 14运行分析15图解显示von Mises应力在第一次解算完成之后，检查“应力”文件夹中自动创建的图解。 该结果是第25（指定范围的最后一步）步对应的图解，显示了最后一个执行时间步骤的von Mises应力。 注意，图解显示存在有非常高的应力值(150ksi)，可能会使镁质外壳损坏。 创建并检查其它时间步骤对应的图解。 杭州新迪数字工程系统有限公司SolidWorks中国社区（.3dpower.）授权发布第10章COSMOSWorksxx高级教程COSMOSWorks Professional照相机的掉落测试分析84运行第二个掉落测试分析16动画显示结果到目前为止，查看掉落测试结果的最佳方式就是通过动画来显示。 打开应力图解的【动画】窗口。 使用默认的选项来动画显示该图解。 在照相机取景框末端与水平地面发生撞击时，可以通过动画图解的方式来显示。 你不必使用最后一步的图解来观察全过程的动画，25个图解的任何一个都可以使用。 17图解显示时间历史响应为查看时间历史响应，右击“响应”文件夹中自动创建的图解（图解1），然后选择【定义】。 【时间历史图表】窗口自动打开。 为选中的四个位置创建时间历史图表，首先选择【预定义的位置】预定义的位置】，然后选择你希望包含到图表中的位置。 在图表中，选择von Mises应力作为需要显示的内容。 关闭【时间历史图表】窗口，在撞击发生的50毫秒内，显示四个位置的von Mises应力。 运行第二个掉落测试分析现在，我们改变相机掉落的高度和自由落体的方向，来重新运算该分析。 同时，撞击的平面也改为倾斜的形式。 18创建第二个掉落测试研究通过复制研究free fall01，创建一个新的研究，命名为free fall02。 杭州新迪数字工程系统有限公司SolidWorks中国社区（.3dpower.）授权发布COSMOSWorksxx高级教程COSMOSWorks Professional第10章照相机的掉落测试分析讨论8519掉落测试设置选项在研究free fall02中，如下【掉落测试设置】掉落测试设置】窗口中的选项定义【落差高度】为40英寸。 测量方式为【从重心】。 使用Front基准面作为参考，定义引力的方向。 使用slope基准面来定义【】目标方向】，并设置为【平行于参考平面】。 其它所有的步骤与研究free fall01中相同。 20运行分析21动画显示应力结果动画显示照相机镜头撞击倾斜地面时的应力结果。 讨论模型会损坏吗?该分析并不能自动回答这个问题。 同时，它也不能预期由于撞击而产生的各个组件的分离。 你可以使用分析的结果，来评估这种事情发生的可能性。 例如，你可以对比最大应力与许可应力的大小，来评估材料受损的情况。 在我们这个例子中，越高的应力值就表明照相机被毁坏的可能性越大。 我们鼓励你使用更长的解算时间来重复这两个研究，如使用500毫秒。 如果使用足够长的解算时间，你会发现照相机会弹离地面，并在不同的位置重新撞击地面。 总结掉落测试分析是一个动态分析，它的目的是为了模拟在非常短暂的时间内产生的动态撞击力。 它只考虑惯性的作用，而不考虑阻尼的影响。 当模型指定为弹塑性材料时，能量损失的唯一原因是材料屈服的结果。 掉落测试分析需要大量的解算时间，但是它采用的是稳定的直接时间积分法。 它的分析时间一般是限制在发生碰撞后很短的一段时间内，这也是模型最容易发生损坏的时间段。 在有足够解算时间和存储空间的条件下，掉落测试分析