Все ответы об инженерном анализе

Перед началом работы настоятельно рекомендуем ознакомиться с правилами форума.

По результатам расчета в ANSYS Workbench Explicit Dynamics

Идель
Аватар пользователя Идель

Приветствую всех, меня зовут Идель. Это моя первая запись, поэтому если что-то написано непонятно или неправильно, прошу дать мне знать, я поправлю. Спасибо!
Я студент-участник команды Формулы Студент, где занимаются разработкой и последующим изготовлением гоночных болидов класса Formula Student / SAE.
Сейчас я занимаюсь разработкой аттенюатора (Impact Attenuator, далее IA) - элемента, поглощающего удар в лоб гоночного болида. IA, как и любой узел, имеет требования по регламенту (пункты 3.17-3.20 FSG Rules 2024, ссылка https://www.formulastudent.de/fileadmin/user_upload/all/2024/rules/FS-Rules_2024_v1.1.pdf). Коротко говоря, IA должен крепиться на защитную стальную пластину (Anti Impact Plate, далее AIP), приваренную по границе на переднюю стальную трубчатую прямоугольную перегородку (FrontBulkhead, далее FB).

Теперь к сути: IA должен поглотить энергию удара болида массой 300кг (без учета конструкций сминаемых), движущегося до удара со скоростью 7 м/с, при этом замедление болида должно быть в среднем не более 20g и в пиковом ускорении не более 40g (более подробно в пунктах 3.17-3.20 регламента, что выше). По условиям, IA может быть сделан практически из любого материала, но мы будем использовать легкосвариваемые листовые алюминиевые сплавы, FB будет из стали 20 1,5мм. Все спроектированное и расчитанное нужно будет изготовить, протестировать таким же реальным динамическим испытанием и валидировать расчет, а значит и пригодность конструкцию.
К деталям: расчет поставлен так, что стена (RigidWall, далее RW) массой 300кг и скоростью до удара 7м/с будет ударяться в IA, закрепленного к AIP, для облегчения пока что без FB. IA и FB спроектированы как плоскости, чтобы облегчить построение равномерной конформной сетки, очень рекомендуемой для Ansys Explicit Dynamic, и для удобства задания толщины - жесткости и т.д. В общем, расчет настроить получилось, с проблемами "Time step too small", не доконца доведенным расчетом, с песочными часами встречался и решил, т.е. понимаю на чем строиться явный метод решения и какие у него требования к постановке расчета. Однако есть проблема, которую я не могу никак решить уже 2 недели - это скачущие выходные данные скорости (местами большие чем заданная начальная 7м/с) и крайне огромные выходные данные ускорений (10^7-10^8 м/с^2 при требованиях max 40g = 392 м/с^2). В пример приведу одну из конструкций IA и расчет (однако не доконца доведенный, т.к. не вся кинетическая энергия 7350Дж перешла во внутреннюю энергию смятия, но для примера годится, т.к. там нужно увеличить только толщину IA и кол-во циклов, для полного поглощения IA энергии удара движущегося болида). Прикрепляю zip-архив со скринами всех характеристик, параметров, результатов. В общем, есть несколько гипотез, которые частично уже опробовал, но каких-то выводов дать не могу. Так, думаю проблема может быть:
1) в построении сетки, т.к. поверхностные тела имеют толщину в 1 сетку из-за своей природы, но наверно можно это решить твердотельными телами и сделать как минимум 2 слоя сетки по толщине, однако возникают трудности с построением равномерной quad-сетки.
2) настройки в analysis settings, связанных с поглощением энергии и удалением ячеек при смятии и тп.
3) параметры и задание материала может быть некорректны, однако не знаю в чем может быть проблема (P.S. брал в расчете все из библиотеки general NL, в Aluminium NL alloy снизил предел текучести с 270ГПа до 100 ГПа, как по ГОСТу для АМг3)
4) в фильтрации полученных результатов, однако это видимо уже делается в MATLAB, но для этого нужно получить меньше значения ускорения, т.к. MATLAB проблему не решает.
5) а может я вообще не там смотрю эти значения)

Прошу помочь всех знающих и разбирающихся. Буду предельно благодарен даже ссылкам на литературу и примеры.

ВложениеРазмер
Файл v1.rar2.78 МБ
Идель
Аватар пользователя Идель

IA и FB спроектированы как плоскости

опечатка - вместо FB имеется в виду AIP.
Примеры слишком больших выходных данных есть в скринах в zip-архиве вместе со скринами, где показаны конструкция, сетка, все настройки, условия и параметры.

Добавить комментарий

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии
Приложить файл

Максимальный размер файла: 999 МБ.
Допустимые типы файлов: txt doc docx xls xlsx pdf rar zip 7zip tar.