基于ANSYS-LS-DYNA的瓦楞纸箱跌落仿真研究

基于ANSYS-LS-DYNA的电子产品跌落仿真研究基于ANSYS/LS-DYNA的电子产品跌落仿真研究摘要：随着电子产品的快速发展，跌落是造成其损坏的主要因素之一。

为了降低电子产品的损坏率，需要进行跌落仿真研究以提高产品的可靠性。

本文基于ANSYS/LS-DYNA软件，研究了电子产品在跌落过程中的受力情况，并进行了分析和模拟。

1. 引言跌落是电子产品在使用过程中常见的一种情况，其引起的问题主要包括产品损坏、内部元器件松动或损坏以及连接线脱落等。

因此，电子产品在设计过程中需要引入跌落仿真技术，预测产品在跌落过程中的受力情况，以提高其可靠性。

2. 研究方法本研究采用ANSYS/LS-DYNA软件进行电子产品的跌落仿真研究。

首先，建立电子产品的三维模型，包括外壳、内部元器件、连接线等。

然后，根据实际跌落情况进行模拟设置，包括跌落高度、跌落角度、跌落材料等。

接下来，设置仿真参数，如材料力学参数、边界条件等。

最后，进行跌落仿真计算，并分析仿真结果。

3. 模型建立在建立电子产品的三维模型时，需要考虑产品的实际结构和材料特性。

根据产品的外形和尺寸，采用CAD软件建立电子产品的几何模型，并将其导入到ANSYS/LS-DYNA软件中。

然后，根据产品的材料特性，对模型进行材料属性的设定，包括材料的弹性模量、泊松比等参数。

同时，根据产品的实际连接方式，在模型中设置连接线和焊点等。

4. 仿真设置跌落仿真的准确性和可靠性主要依赖于仿真设置的合理性。

在设置跌落仿真时，需要考虑跌落的高度、角度、速度等参数，以及跌落材料的物理特性。

同时，还需要设置仿真过程中的边界条件，如应用外部载荷、支撑面的材料性质等。

5. 仿真计算与分析进行跌落仿真计算后，可以得到电子产品在跌落过程中的受力情况、应力分布以及变形程度等结果。

根据仿真结果，可以评估电子产品在不同跌落条件下的可靠性，从而指导产品设计和优化。

6. 结果与讨论通过跌落仿真研究，可以得到电子产品在跌落过程中的受力情况和变形程度等信息。

R14w笔记本跌落仿真分析一笔记本仿真模型的建立1.1模型的建立1.1.1 模型简化对分析结果无关紧要的一些细节部分常常使模型相当复杂，在实体建模时往往可将这一步略去。

在某些情况下，由于一些很小的局部而破坏了整个结构的对称性.有时可略去这些局部(或将它们作对称处理)以保持对称结构，缩小分析的规模。

必须权衡简化模型的利弊(损失精度以减小花费)审慎地略去不对称部分。

在这里还想进一步说明模型简化中一些方法和技巧。

“子结构“是将一组有限元压缩成为一个用用一个矩阵表示的超单元.采用子结构的原因有：1.减少计算时间.在非线性分析中，可用子结构计算结构的线性部分，以便那部分的单元短阵不必重复计算每一个平衡迭代；对于有重复部分的结构分忻,可以生成一个超单元来表示这部分图形、然后拷贝到不同的位置：2.利用有限的计算机资料解决非常大型的问题。

当一个分析相对于计算机波前空间或磁盘空间来说太大了、用子结构可使每一部分都满足计算机的要求：“子模型”是为了获得模型中某一区域的更精确的解而产生的一种有限元技术。

当整个模型的网格划分相对于某一区域太组时，可不必重新对整个模型进行更纫的划分，只需对这一区域重新划分。

这就大大节约了时间和费用。

“等效结构”的概念为：将原来的复杂结构用一简单结构模拟，新结构的材料和几何特性与原结构有所不同但刚度等效。

其等效结构是指那些具有重复性的均匀结构，如蜂窝结构、晶体结构等。

1.1.2 单元类型选择1.2单元类型的选择Ansys 隐式单元ANSYS的单元库提供了100 多种的单元类型,单元类型选择的工作就是将单元的选择范围缩小到少数几个单元上,通常采用以下方法。

一般来说，按“杆梁壳体”单元顺序，只要后一种单元的自由度完全包含前一种单元的自由度，则只要有公共节点即可，不需要约束方程，否则需要耦合自由度与约事方程。

例如：（1）杆与梁、壳、体单元有公共节点即可，不需要约束方程。

（2）梁与壳有公共节点即可，也不需要约束写约束方程；壳梁自由度数目相同，自由度也相同，尽管壳的rotz是虚的自由度，也不妨碍二者之间的关系，这有点类同于梁与杆的关系。

基于ANSYS/LS-DYNA的箱体跌落仿真作者：黄黎赵立军甘朝虹来源：《科技资讯》2012年第14期摘要:通过箱体跌落试验,我们可以获得箱体跌落受力与形变方面的数据与结论,用以各个领域的研究。

但是由于跌落问题的瞬态性,获取跌落中的数据需要反复用箱体进行跌落,数据捕捉难度大,且试验成本昂贵。

随着计算机仿真技术的发展,借助计算机仿真技术,我们能够很好地解决这一问题。

本文基于ANSYS/LS-DYNA进行了箱体跌落仿真,阐述了ANSYS软件对箱体跌落的仿真过程,通过对原有箱体建立模型并进行跌落仿真获取了箱体的形变和应力数值。

试验表明,借助该软件可以很好地解决跌落仿真问题。

关键词:跌落仿真 ANSYS/LS-DYNA 应力与形变中图分类号:TP393 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(b)-0006-03不少物体的损坏大都源于跌落碰撞,研发人员往往耗费大量的时间和成本,针对产品做相关的质量试验,最常见的结构试验就是跌落试验。

这种方法可靠,但也存在这许多不足之处,如:试验的操作过程需要耗费大量的人力、财力,从而增加产品成本;试验发生的历程短,很难观察到试验过程中的现象;很难观察到产品内部特性和内部现象;测试的条件难以控制,使得试验重复性很差等等。

利用LS-DYNA对其进行相关的模拟仿真可以很好的解决上述问题。

ANSYS/LS-DYNA是世界上最著名的通用显式动力分析程序,能够模拟真实世界的各种复杂几何非线性、材料非线性和接触非线性问题,特别合适求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成形等非线性动力冲击问题,同时可以求解出热、流体及流固耦合问题。

本文利用LS-DYNA中提供的跌落测试的程序模块,分析箱体的跌落过程。

1 仿真环境与原理1.1 仿真硬件环境仿真硬件环境如图1所示,包括交换机、PC机、笔记本组成的网络环境。

1.2 仿真软件环境仿真软件环境分系统软件和应用软件两种,具体包括以下几点。

第44卷第21期包装工程2023年11月PACKAGING ENGINEERING·253·基于ANSYS强度仿真与动力学测试的包装结构优化设计雷鸣1，吴颖1*，彭芳1，王卫华1，张士强1，许诚2（1.苏州城市学院，江苏苏州215104；2.苏州市计量测试院，江苏苏州215100）摘要：目的在保障机械结构强度的前提下，对消费量大的某泵用木包装结构进行优化设计，对机械强度进行CAE有限元仿真，并进行振动跌落冲击测试，以降低成本提高产品价值。

方法首先分析产品的使用功能，设计新型包装方案，将原有铁底板支撑结构优化改为用材更少的V型木质支撑结构，建立力学模型，进行底强度分析以及稳定性计算；然后运用SolidWorks建立3D模型，运用ANSYS Workbench 进行仿真评估；最后生产出新型包装，并根据包装测试标准进行了测试。

结果新的包装结构用V型木质取代了铁底板支撑，节约了100%的铁质包装材料，并通过了冲击振动跌落测试。

优化设计的新包装型式能满足运输过程中的冲击振动跌落等产品保护要求，满足运输稳定性的功能要求。

结论本文以价值工程理念为指导，优化设计的新包装结构，在满足产品功能的同时节约了成本，是价值工程在包装优化领域极好的运用，为机械工程领域包装工程师提供了设计参考和解决方案。

关键词：包装设计；力学强度仿真；优化设计；样品测试；价值工程中图分类号：TH122；TH140.8 文献标识码：A 文章编号：1001-3563(2023)21-0253-07DOI：10.19554/ki.1001-3563.2023.21.031Optimization Design of Packaging Structure Based on Strength Analysis of ANSYS andDynamic Testing VerificationLEI Ming1, WU Ying1*, PENG Fang1, WANG Wei-hua1, ZHANG Shi-qiang1, XU Cheng2(1. Suzhou City University, Jiangsu Suzhou 215104, China; 2. Suzhou Institute of Metrology, Jiangsu Suzhou 215100, China)ABSTRACT: The work aims to optimize the design of wooden packaging structure with a large consumption in a certain type of pump on the premise of ensuring the strength of mechanical structure, simulate the mechanical strength by CAE finite element method and carry out the vibration drop impact test to reduce the cost and improve the product value.Firstly, the use function of the product was analyzed and a new packaging scheme was designed. The original steel support structure was optimized to V-shaped wooden support structure and a mechanical model was established to analyze the bottom strength and calculate the stability. Then, SolidWorks was used to construct a 3D model and ANSYS Workbench was adopted for simulation and evaluation. Finally, a new packaging was produced and tested according to the packaging test standards. The new packaging structure replaced the iron baseboard support with V-shaped wood, saving the cost of iron packaging material 100%, and passed the impact, vibration and drop tests. The optimized design of the new packaging type could meet the protection requirements of the impact and vibration drop during the transportation process and satisfy the functional requirements of transportation stability. Guided by the value engineering, the optimized design of the new packaging structure reduces the cost while achieving the required function, which is an excellent application of value engineering in packaging optimization and provides design reference and solutions for packaging收稿日期：2023-01-10基金项目：2022年教育部高等学校科学研究发展中心中国高校产学研创新基金项目（2022BL082）；2022年江苏省高校实验室研究会立项资助研究课题（GS2022BZZ36）；2021年度江苏省高等学校基础科学（自然科学）研究面上项目（21KJD460006）·254·包装工程2023年11月engineers in mechanical engineering field.KEY WORDS: packaging design; mechanical strength simulation; optimization design; sample test; value engineering包装在机械制造领域使用量特别大，对包装结构进行优化设计可以极大地节约成本[1]。

6科技资讯 SC I EN C E & TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N信 息 技 术不少物体的损坏大都源于跌落碰撞,研发人员往往耗费大量的时间和成本,针对产品做相关的质量试验,最常见的结构试验就是跌落试验。

这种方法可靠,但也存在这许多不足之处,如:试验的操作过程需要耗费大量的人力、财力,从而增加产品成本;试验发生的历程短,很难观察到试验过程中的现象;很难观察到产品内部特性和内部现象;测试的条件难以控制,使得试验重复性很差等等。

利用LS-D YNA对其进行相关的模拟仿真可以很好的解决上述问题。

A N S Y S /L S -D Y N A 是世界上最著名的通用显式动力分析程序,能够模拟真实世界的各种复杂几何非线性、材料非线性和接触非线性问题,特别合适求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成形等非线性动力冲击问题,同时可以求解出热、流体及流固耦合问题。

本文利用LS-D YNA中提供的跌落测试的程序模块,分析箱体的跌落过程。

1 仿真环境与原理1.1仿真硬件环境仿真硬件环境如图1所示,包括交换机、P C 机、笔记本组成的网络环境。

1.2仿真软件环境仿真软件环境分系统软件和应用软件两种,具体包括以下几点。

基于A N S Y S /L S -D Y N A 的箱体跌落仿真黄黎1 赵立军2 甘朝虹1(1.中国人民解放军装备学院研究生院; 2.中国人民解放军装备学院信息装备系 北京 101416)摘 要:通过箱体跌落试验,我们可以获得箱体跌落受力与形变方面的数据与结论,用以各个领域的研究。

但是由于跌落问题的瞬态性,获取跌落中的数据需要反复用箱体进行跌落,数据捕捉难度大,且试验成本昂贵。

随着计算机仿真技术的发展,借助计算机仿真技术,我们能够很好地解决这一问题。

本文基于ANSYS/LS-DYNA进行了箱体跌落仿真,阐述了ANSYS软件对箱体跌落的仿真过程,通过对原有箱体建立模型并进行跌落仿真获取了箱体的形变和应力数值。

浅谈电视机包装的跌落冲击仿真试验及改进摘要:利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA，建立长虹电视带包装的参数化有限元模型，对电视裸机与带包装两种工况下的跌落仿真模拟和跌落实验；获得两种工况下跌落冲击地面时的等效应力分布和独立部件加速度峰值曲线；分析跌落冲击时包装对电视机独立部件加速度峰值的弱化程度。

为产品结构改进和包装设计提供可靠的参数。

关键词:跌落冲击；有限元仿真；电视机；包装结构电视类家电产品在装载和运输过程中都可能受到强烈的振动、碰撞和冲击，而其包装结构对跌落冲击响应特性的品质影响着产品开箱的合格率。

按照GB/T4857中行业规定出厂时需要对样品带包装进行垂直冲击、水平冲击、扫频与定频振动等实验，来保证产品出厂质量和了解包装件在实际流通过程中对随机冲击的响应以及包装对产品最终损害之间的关系，为产品和包装的改善提供依据。

此类实验内容多达十多项目，试验费用比较高，作用时间很短、不易控制，无法获得空间、时间上的连续结果，得到的物理参数有限；且实验后发现的损坏问题，也很难找出损害的根源所在，这给产品的改进工作带了困难。

本文利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA，结合物理实验，分析产品的包装对跌落冲击响应特性，提高产品包装的减振性，避免产品因结构设计强度不足而损坏；减小设计人员对产品抗冲击性能设计的局限，从而有效地提高企业研发能力和产品的竞争力。

一、建立有限元模型1.1电视机结构的有限元模型模型简化和网格划分是建立有限元模型的一个重要环节，也将直接影响计算结果精度和计算规模。

该型电视机结构复杂，根据长虹公司提供的该产品结构尺寸参数，在ANSYS中采用APDL(ANSYSParametricDesignLanguage)从下向上建立参数化模型，根据该型电视机结构特征对其简化。

用thinshell163薄壳单元建立电视机前后壳体板、瓦楞纸箱和CRT显像管，缓冲泡沫垫采用solid186实体单元，将实体号和材料属性等参数放入数组中，用嵌套循环语句来生成实体和完成网格的划分，以便能更有效的调整模型和生成质量较高网格，见图1。

ANSYS软件在纸浆模塑包装制品力学分析中的应用[摘要]结合纸浆模塑包装制品的特点，综述有限元ANSYS软件在纸浆模塑包装制品静态分析与动态分析两大方面中的应用。

在静态方面，对有限元ANSYS软件在纸浆模塑包装制品（不同结构类型、不同成型参数以及不同成型工艺）力学分析方面的应用进行了阐述；在动态方面，详细介绍了瞬态动力学分析与随机振动分析在纸浆模塑包装制品力学方面的应用。

最后对ANSYS软件在纸浆模塑包装制品分析中的不足做出改进，指出在保证纸浆模塑制品模型尺寸、形状、刚度等不发生明显变化的情况下，通过简化模型，降低計算工作量；在UG中实现实体模型的建立、有限元模型的生成和材料属性的设置等相关操作，并将生成的解算文件导入ANSYS中进行解算分析，以解决ANSYS中有限元模型生成困难的问题，以及需要对ANSYS软件建模功能进一步优化处理，使其运算结果更加精确、合理，为缩短产品开发周期与降低成本奠定理论与实践基础。

[关键词]ANSYS软件；纸浆模塑包装制品；力学分析；静态分析；动态分析1引言静力分析是用来计算结构在稳态载荷作用下引起的位移、应变、应力和力，不考虑惯性和阻尼效应的影响，但可以包含稳定的惯性力，以及能够将随时间变化的载荷等效为静态载荷。

静力分析又可分为线性静力分析和非线性静力分析。

其中非线性静力分析包含所有类型的非线性特征，如材料非线性、蠕变、塑性、接触单元和大变形等。

纸浆模塑包装材料属于弹粘塑性材料，当前针对纸浆模塑包装制品，运用ANSYS软件对其进行静态力学分析，主要有以下几个方面：纸浆模塑包装制品的缓冲性能通常是通过各个结构的变形和破坏来表征的，其主要作用在于，延长激励力作用时间以降低物品的最大作用力以及通过自身的变形最大限度地消耗或储备外界传人的能量用。

尽管纸浆模塑制品的结构形式多样，但归结为单元结构，通常只有圆台状、四棱台状、肋状和椅状四种结构。

张业鹏利用有限元分析软件ANSYS对纸浆模塑桶型、立方体型和台阶型这三种典型单元结构进行静态压缩仿真分析，得到不同尺寸下的载荷一应变曲线，分析了纸浆模塑典型单元结构的受力变形情况，当纸浆模塑典型单元结构的弹性载荷小于最大载荷的80%时，缓冲单元结构将发生弹性变形，得出此时结构具有较好弹性的结论。