ANSYS Workbench 冲击谱分析

这是 ANSYS 工程实战 第 57 篇文章

问题描述：用有限元软件分析冲击问题，一直是很多仿真工程师觉得比较难的，并不是操作难，而是因为计算结果和试验结果差异较大，这里用 ANSYS Workbench 分析冲击问题，大家共同探讨。

1.  模态分析

模拟力学冲击试验使用响应谱分析（Response Spectrum Analysis）,进行冲击分析前需进行模态分析，材料的任何非线性将被忽略，模态和响应谱分析的具体设置界面如图 1 。

图 1  模态和冲击互联界面

模型简化：对关键件进行模型简化，如图 2 所示，模型需进行 part 设置。

图 2  简化模型及 part 设置

模型接触设置：模型之间不设置接触，如图 3 所示。

图 3  模型之间不设置接触

模型各部件根据重要情况设置不同的网格大小及组合，网格大小设置，如图 4 所示。

图 4  网格设置

模态结果: 设置固定约束后进行 solve 计算，得到模态结果，一般我们只看前 6 阶模态振型，如图 5 和图 6 显示了前 2 阶振型图 。

图 5  1 阶模态振型

图 6  2 阶模态振型

2.  冲击分析

冲击分析设置采用默认设置，如图 7 ，阻尼不做设置。阻尼大小对冲击分析的结果影响比较小。

图 7  冲击设置

点击工具栏 RS Base Excitation 选择 RS Acceleration ，双击选择固定约束，方向选择 Y （X 或 Z）,输入频率和冲击谱，其他方向设置方法相同，如图 8 。

图 8  冲击谱设置

得到 Y 向冲击情况下整个结构的应力情况，如图 9，最高应力发生在内部结构的阴极支撑结构上，最大应力 1051MPa ，应力比较大（X 方向最小，Z 方向更大）。 

图 9  Y 向冲击下结构应力

应力最大关键件的应力云图如图 11。 

图 11  Y 冲击下关键件的应力

补充说明：

冲击分析一直是分析中比较难的，而且冲击计算出的结果比较大，要分析仿真计算结果值是因为应力奇异，还是实际结果就是大。