冲击力模拟实验-人体损伤力学

1、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 班姓名: 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。3、 实验过程及结果1、 分析K文件单位制序

2、号项目国际单位制实际单位制判断方法1长度米（m）mm测量节点距离后依据实际经验判断2质量千克（kg）kg在材料卡片中寻找钢密度的数值，再与国际单位制下的数值换算得到3时间秒（s）ms在loadbody卡片中寻找重力加速度的数值，再与国际单位制下的数值换算得到4力牛顿（N或kgms2）kN由已经推出的三个单位制换算得到，即103kgms2=kgmmms25应力帕（Pa或Nm-2）GPa由已经推出的两个个单位制换算得到，即109Nm-2=kNm m-22、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DT2MSElapsed timeadded massratio-1

3、.112E-06398 seconds0.0000E+000-1.112E-03191 seconds7.0292E-019.8188E-04-1.112E-0219 seconds1.5434E+032.1558E+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、内能和沙漏能3、输出并分析橡胶垫的冲击力1）查阅橡胶的材料Rubber：MAT72） 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

4、：MAT13）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内急剧增加，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。