钢管冲击碰撞仿真分析

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简介：生活中管材类结构最为常见，通常作为支撑结构件存在于各种汽车、机器以及建筑行业中，这些作为结构支撑的管类材料在受到冲击时会产生不同程度的变形，为了分析这些支撑管在撞击作用下的应力分布、变形程度以及薄弱区域，使用有限元软件进行预研究就变得十分重要。通过建立一个简单点的方形结构钢材料在受重力冲击时薄弱区域的变形模型，对重物冲击下的受力变形进行分析，以及对类似情况进行归纳，可以演化出多种冲击和跌落仿真模型。
仿真：通过建立Q235钢的有限元模型，对方管受到重物冲击碰撞时产生的应力应变情况以及材料薄弱位置行为进行分析。由于右侧墙体视为刚性体，为了加速计算仿真结果，材料属性进行简化设置，分析步设置为显示动力学分析，历史输出中主要是分析左侧冲击重物的位移和方管撞击刚性墙时的冲击力。在接触属性中，对分析中的刚体进行定义，对方管和左侧重物之间进行绑定，对方管和右侧刚性墙使用面面接触属性。由于是冲击载荷，因此在载荷分析模块中，除了定义边界条件以外，还要在预定义场中定义初始的速度冲击，通常在跌落和冲击仿真中都是预定义场定义载荷。网格划分就比较简单了，两个刚体进行简化处理，方管进行sweep网格画法，都做好就可以计算了。
分析：从图中和视频中可以看出来，左边是建立的一个刚性面，这个刚性面既可以假设为一个墙体，也可以假设为是地面，右边是一个200kg的重物，也可以假设为是运动中的汽车，此时中间的方形钢管不能用来跳钢管舞只能是受到挤压作用产生形变，实际生活中也可能是汽车的框架结构。当重物和钢管接触的一刹那，钢管右端面处的应力最大，并逐渐向左侧移动，之后在左侧撞到刚性墙体后应力从左侧向右侧移动，并瞬间在中间某处处产生极大的应力场，这个极大应力位置取决于两侧应力传播的共同作用点，在这个作用点钢管将承受不了应力波而产生变形，当变形发生后将彻底形成薄弱位置，导致整体结构的失效。
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