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用自主仿真软件踩扁一只易拉罐

7月前浏览2573

   
编者注:重庆励颐拓的显式动力学求解器,展示了壳单元、鲁棒的自研显式接触算法、漂亮的前后处理效果。好看 爱看,建议多来点


踩易拉罐是人们日常生活中一个常见的场景,其中蕴含了丰富的力学知识,踩踏时,易拉罐的朝向不同变形也不同,其变形可以通过有限元分析软件进行模拟。

LiToDyna是重庆励颐拓团队自主研发的一款显式动力学分析软件,包含工程中常用的单元、材料、边界、绑定约束和通用接触等功能,具备了一定的模拟复杂冲击场景的能力,LiToDyna能够完整地模拟不同方向踩易拉罐的过程。


有限元模型

01

   
 

根据实际情况对易拉罐进行建模,不同截面的厚度不一样,故有限元模型采用不同厚度的板壳进行模拟。易拉罐各部分壁厚如下图所示:

 

 
     
     
     
     
0.28mm、0.15mm、0.11mm、 0.21mm      

材料选用铝材,考虑弹塑性等向强化本构模型。模拟过程中主要关注易拉罐的变形,将鞋底与地面简化为刚体,分别模拟竖向、横向和竖向偏移踩易拉罐的过程,有限元模型如下图所示:

   
竖向踩易拉罐模型    
   
横向踩易拉罐模型    
   
竖向偏移踩易拉罐模型    

采用自研的自动碰撞检测算法和罚函数接触算法,考虑鞋底、易拉罐和地面之间的接触,以及易拉罐压溃时可能存在的自接触,完成前处理设置工作。  

   
自动碰撞检测算法与罚函数算法  
采用自研的显式动态求解器进行求解,求解效率高,求解过程稳定。


模拟结果

02

   
竖向踩易拉罐    
   
横向踩易拉罐    
   

竖向偏移踩易拉罐

查看后处理云图时,可单独显示易拉罐。

   
竖向踩易拉罐的应力和塑性应变
   
横向踩易拉罐的应力和塑性应变
   
竖向偏移踩易拉罐的应力和塑性应变
整个过程,外力功转化为易拉罐的内能和动能,可以绘制出三种情况下易拉罐的弹性应变能和动能曲线。  
 

竖向踩易拉罐能量曲线  

横向踩易拉罐能量曲线  

竖向偏移踩易拉罐能量曲线  

 
 

   

   
LiToDyna经过团队不断努力,在仿真功能、求解精度、计算效率、人性化交互界面方面做了大量优化,逐步从功能实现迈向工业级应用。励颐拓团队秉承独立自主路线,致力于打造国产自主可控的CAE仿真软件。团队会继续关注显式动力学问题,开发更多相关模块,系统性解决冲击动力学问题。    

   

   

End


重庆励颐拓软件有限公司是国家高新技术企业、重庆市重点软件和信息服务企业、重庆市专精特新企业,总部位于两江新区中瑞(重庆两江)产业园,在法国巴黎、上海、青岛设有研发中心,同时正在筹备设立成都研发中心。


 

公司由首席科学家冯志强教授领衔,拥有两院院士及国内外顶级专家组成的顾问团队,并与国内外多个科研团队建立密切合作;公司研发人员占比超过80%,且均为硕士及以上学历。


 

公司基于冯志强教授团队在理论、模型、算法、软件架构等方面三十余年的技术积累,致力于开发完全自主可控、具有国际先进水平的高端通用CAE软件LiToSim, 并协助不同领域用户开发服务于其核心产品的专用仿真软件,为研究成果积累、行业知识沉淀、CAE人才培养及产品自主创新提供良好的生态环境,为共同打造国产自主可控CAE软件贡献力量。



来源:CAE知识地图
显式动力学碰撞通用理论材料
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-04-28
最近编辑:7月前
毕小喵
博士 | 仿真工程师 CAE知识地图 作者
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