Radioss干货丨一次冲击不够爽，连续加载考虑一下吗？
在工程应用中我们经常会遇到相对复杂的加载情况，结构在不同时间需要施加不同的载荷，并且需要考虑前一步的载荷对下一步的分析可能产生的影响。
例如在家电行业中，要考虑过盈装配、结构预应力；在汽车领域，国标规定电池包要经过连续加载的冲击测试，对损伤累计进行模拟仿真。
汽车电池包连续冲击
Altair® Radioss® 通过重新启动计算，可以实现多工况的连续仿真。在工程应用中， 多工况的连续仿真，可将之前工况中的位移、变形、应力、应变等信息继承到后续仿真中，达到连续加载、损伤累计算的目的。
首先我们看看一个简单的应用，带有预紧螺栓的产品跌落，我们之前在螺栓建模中讲到过➜《震惊！一次学会螺栓建模和预紧》。
螺栓预紧
过盈配合
仿真过程中，某些情况下，螺栓、卡扣等零件与周围环境件的过盈配合无法忽视。这就需要我们在仿真过程中，考虑过盈配合的过程。
过盈配合
涉及的Radioss关键字如下：
/INTER/TYPE24: 线性罚函数通用型接触
/ADYREL自动动能释放
在TYPE24接触算法中，只需修改Inacti参数为-1，Radioss求解器自动考虑零件几何过盈配合。在计算过程中，Radioss求解器通过计算两个零件之间过盈的接触力，将两个零件分开，并保留零件上的初始应力应变。
如果处理穿透过程中，引入动能过大时，可使用/ADYREL进行自动动态释放，保证计算的稳定。
Type24 中设定Inacti=-1进行过盈装配计算预应力
计算文件的设定方法和前面提到的螺栓预紧类似，可以分为两个engine file计算文件：
第一个文件用于计算过盈配合的平衡过程，可搭配使用自动动能释放
第二个文件用于进行下一步的载荷，例如冲击、跌落等工况。
冲击所使用的强制速度/IMPVEL、强制位移/IMPDISP等，可以使用Tstart控制其开始时间，可以也在曲线开头“留白” 一段时间。
强制位移设定一个延迟开始时间Tstart
加载曲线可以在开头位置留白暂缓加载
跌落所使用的初始速度，需要手动在第二个engine文件中通过/INIV/AXIS/Keyword3/1 定义，Keyword3为转动轴。定义格式：
例如：定义一个初始速度为（1，0，0）, 所有加载初始速度的节点ID号在1~9999范围内
在家电产品以及新能源汽车电池包安全措施的国标中，有对连续冲击的仿真分析要求，我们以电池包的连续冲击为例，依据国标GB 38031-2020需要进行的物理试验。
新能源汽车电池包
物理试验
单方向，或者多方向，连续冲击：连续冲击加载之间需回到静止。
实验之后，观察2小时：避免内短路引起热蔓延，热失控。
试验步骤
采用半正弦脉冲，加速度7g，持续6毫秒；
冲击后采用匀减速至质心静止。
待电池包平稳后开始下一次冲击。
循环步骤1-3，在Z正负方向连续12次。
仿真分析挑战
两次冲击之间如何回到静止状态？
内短路引起热蔓延，热失控：可通过多物理场仿真。
相应的我们需要使用的仿真方法：
采用半正弦波进行加载，持续6毫秒；
冲击结束后通过动能释放快速达到平稳状态。
仿真重新启动计算继续加载。
连续多次加载。
具体的连续多工况设定
Z方向连续冲击+回弹。采用半正弦脉冲，加速度 7g，持续6ms；冲击次数：三次。（三次冲击无损伤后考虑12次连续冲击，以缩短 “仿真计算-修改模型-优化问题” 的时间。）
冲击后采用2g匀减速至质心静止。（根据冲击台的减速情况设定）
待电池包停止振动后开始下一次冲击（需要设置动能释放以快速平衡）。
模型中施加的是对加速度积分的强制速度曲线，方便选取减速至静止的时间。
加速度曲线
一次冲击需要6ms，然后匀减速到静止需要14ms，因此一次冲击-减速-静止过程需要20ms。重复三次，每次冲击后带有一段回弹时间。
加速度积分后得到 “速度-时间” 曲线
知识点：为什么要动能释放？
如果任由结构自然停止振动，需要很久的时间！
15% 结构阻尼，150ms仍没有明显衰减
使用动能释放，60ms以内振动基本停止
Engine File设定
首先要确定单次 “冲击-减速-释放” 整个过程的一个合理时间.
计算只有一次冲击的工况，使用动能释放功能 /ADYREL，观察动能曲线的收敛状况，选择一个动能最低点作为释放时间，即下一次开始冲击的时刻。
下图中可以看到57ms、75ms和92ms处是动能低谷，是比较理想的选择，如果追求计算速度，可以选择57ms；如果追求更高精度，可以选择92ms处；75ms是速度/精度比较均衡的选择。
根据之前定义的冲击-回弹释放时间，要确定各个时间点：
第一次冲击 - 减速过程：0ms – 6ms – 20ms
第一次回弹：20ms – 75ms
第二次冲击 - 减速过程：75ms – 81ms – 95ms
第二次回弹：95ms – 150ms
第三次冲击 - 减速过程：150ms – 156ms – 170ms
第三次回弹：170ms – 225ms
将原先的engine file：“xxxx_0001.rad” 复 制两份，重命名为“xxxx_0002.rad” 和 “xxxx_0003.rad” （xxxx为模型名称）。然后分别用文本编辑：
将刚刚得出的时间点分别写入1至3号engine file当中。
每个engine file结尾加上动能释放指令和动能释放的开始时间：
这样，多次冲击的模型就搭建好了，提交计算的时候，提交模型xxxx_0000.rad，Radioss会自动一个接一个地读取3个engine file进行连续计算。
动能曲线和应力云图
从动能曲线可以清晰的分辨出3次冲击与回弹、恢复稳态的区间
3次冲击后的内能累积增加的效果
可以观察到动能释放功能使得模型快速稳定，并且稳定后由于结构发生塑性形变而“储存了”更多内能，局部发生的损伤在多次冲击后也可观察到损伤叠加的效果。
