Radioss干货丨一次冲击不够爽，连续加载考虑一下吗？

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

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：

1. 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

2. 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  

  试验步骤  

  仿真分析挑战  

具体的连续多工况设定  

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

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。