ABAQUS跌落分析实例

跌落冲击属于冲击动力学范畴。冲击动力学是固体力学中重要的研究方向，它涉及物理、力学和材料科学等多种学科，主要研究弹性体在瞬变、动载荷作用下的运动、变形和破坏规律。

跌落和碰撞问题一般需要采用显式动力学方法进行求解，Abaqus/Explicit对瞬态高速问题提供了效率极高的解决方案。本文采用Abaqus/Explicit求解器，对电路板模型进行跌落分析，用以展示ABAQUS进行跌落分析的高效性。

1、 计算模型

如图1所示电路板模型，以一定角度跌落到刚性表面上，跌落高度为1m。电路板与泡沫封装均使用弹塑性材料。

2、 有限元模型
建立有限元模型，创建显式（dynamic，explicit）分析步，时间长度为0.02s。

3、 边界条件

跌落计算过程中，地面假体完全固支，电路板施加4.439m/s的初始速度来模拟从1m高处落。电路板与地面之间建立摩擦系数为0.3的接触条件。

4、 计算结果

提取跌落过程中模型的整体变形和应力分布情况。下图所示为碰撞后大约4ms时刻，泡沫和电路板的变形形状以及应力云图。

绘制各种能量随时间变化图如图5所示。

首先考虑动能历史。在模拟开始阶段，部件为自由落体，所以动能很大。初始碰撞使泡沫封装产生变形从而减小动能。时间在大约 7ms时泡沫封装的一侧与地面发生碰撞，进一步减小了动能。在余下的模拟中，物体一直保持着接触。
在碰撞中，泡沫封装的变形将能量从动能转换到内能，因而在动能减小的同时内能在增加。