Ansys电子机箱机械冲击分析实例step全过程

导读：本文来自仿真秀专栏作者匿名技术投稿，结合作者多年仿真经验，本实例为电子机箱机械冲击模拟，重点在于让读者朋友掌握Ansys机械冲击仿真的完整流程。如果有任何疑问，欢迎在文章下方留言，与作者互动。

一、写在文前

机械冲击试验用于评估产品结构在受到突发机械冲击或震动时的耐受能力。很多产品在其生命周期中都可能经历装卸、运输、现场使用以及其它突然加速或减速的情况。对于这些产品，尤其需要进行冲击试验。通过冲击试验，可发现设计和制造过程中的弱点、潜在的失效点以及可改进的地方，并保证产品的机械耐用性和可靠性符合相应的工业标准或法规。冲击试验是产品开发和质量保证过程中的一个重要环节，在航空航天、汽车、电子和军工等方面有广泛的应用。

机械冲击可以由撞击、碰撞、坠落、颠簸、地震或爆炸等情况引起。虽然这些冲击的加速度随时间变化过程可以在现场录制，但其中只有一部分情形可以通过实验室的冲击设备重现出来。传统上的冲击试验，通常采用指定了峰值加速度和持续时间的三种“经典”冲击脉冲：半正弦脉冲、后峰锯齿脉冲和梯形脉冲，来模拟真实场景下的冲击效果（例如运输过程中常遭遇到的冲击）。

二、电子机箱机械冲击分析实例

1.学习目标：本实例为电子机箱机械冲击分析案例。50g加速度，冲击时间为6ms，通过本实例的学习，使读者可以了解电子机箱机械冲击的基本流程以及工程上判定冲击失效的方法。

(1)创建瞬态动力学分析模块。

Step 1创建分析系统

启动 ANSYS Workbench 程序，拖拽静力学分析模块【Transient Structural】进入项目流程图中，导入几何文件impact,并保存为impact.wbpj。    

Step 2 定义工程材料数据（选择材料316 Stainless steel），材料属性如下图所示：

Step 3 定义几何零件行为特征

双击项目【Geometry】单元格（B3）进入【SpaceClaim】模块。在SpaceClaim中我们主要的工作是简化模型，删除小圆角，小特征，去Logo，清理多余的边线，清理干涉，这部分的工作也可以在CATIA中完成，大部分设计工程师在CATIA中处理毫无压力。处理好的模型如下：    

机箱模型

Step 4 定义接触

定义卡扣box和bottom frame之间的接触为摩擦接触，摩擦系数0.2，【Target Shell Face】选择对应的Top面，接触设置如下图所示：（右侧frame与bottom box的接触同理，略……）

定义接触

Step 5 建立安装柱中心坐标系

右键单击【Coordinate Systems】新建笛卡尔坐标系，在【Geometry】中选择孔的边线，点击【offset Y】，输入-15mm，如下图所示：（其余三个安装孔的坐标系建立同理，略……）    

建立安装孔坐标系

Step 6 建立Remote Point

单击【Remote Point】，在【Geometry】中选择孔的边线，点击【offset Y】，输入-15mm，【Behavior】设置为Rigid，如下图所示：（其余三个安装孔的Remote Point建立同理，略……）

建立Remote point

Step 7 建立Beam    

右键单击【Contact】，插入【Beam】，在【Radius】中输入螺栓半径5mm，分别在【References】和【Mobile】中选择螺栓装配的两个垫片区域，如下图所示：（其余11个Beam建立同理，略……）

建立Beam

Step 8 网格划分

此箱体模型若在Hypermesh中划分网格将是一件非常容易的事，但由于整套流程是基于Workbench平台 完成的，因此，在划分网格前需要在SpaceClaim中提前分割出垫片的区域，对垫片的使用【Edge Sizing】，【Type】选择Number of Divisions，一般选择8份或12份。因为操作步骤比较多，但方法几乎一致，这里将不做赘述。下图为划分好的网格，看上去网格也存在一些优化的空间，但基本也可以用于分析模拟。

网格划分

Step 9 定义支撑约束条件

单击选择导航树【Transient】，右键单击选择【Insert】→【Remote Displacement】，插入远程位移约束条件，选择Remote Point，选择【Coordinate System】为新建的Coordinate System坐标系，约束X/Y/Z三个方向的平移和旋转自由度，如下图所示。（其余3个远程位移约束建立同理，略……）    

Step 10 分析设置

单击选择导航树【Transient】，单击选择【Analysis Setting】，在【Step End Time】中输入0.5，打开【Auto Time Stepping】，在【Define By】中选择Substeps，【Initial Substeps】为200，【Minimum Substeps】为100，【Maximum Substeps】为2000如下图所示。    

Step 11 施加加速度冲击条件

 单击选择导航树【Transient】，右键单击选择【Insert】→【Acceleration】，插入加速度冲击载荷，【Define By】中选择Component，本文以±Y方向加速度为例，输入Y方向的加速度如下图所示：

Step 12 提交求解并后处理

①右键单击【Solution】，插入Equivalent Stress，得到应力图解如下图所示：

②冲击过程中应力图解如下图所示：

③右键单击【Solution】，插入Total Deformation，得到位移图解如下图所示：    

④冲击过程中位移图解如下图所示：

Step 12 查看Beam连接关系

左键单击【Solution information】，在Geometry中可查看Beam连接关系，如下图所示：