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丰富的材料库
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DTM中加入了全新的材料库系统,既包含了3C行业中常用的金属材料,也囊括了其他一些常用的非金属材料,例如塑料,泡沫,PCB等,满足了一般分析的需求。同时本材料库采用了开放式架构,支持用户自定义,从而可以方便建立专属于本企业的专用材料库。
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CAD接口
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支持IGES,VDA,STEP,STL和SAT等标准数据格式
使用本地库,无数据丢失的CAD文件格式:
– CATIA V4
– CATIA V5
– Unigraphics V18
– Unigraphics NX
– Pro/E |
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单元类型
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| DTM有16种单元类型,有二维、三维单元,薄壳、厚壳、体、梁单元,ALE、Euler、Lagrange单元等。各类单元又有多种理论算法可供选择,具有大位移、大应变和大转动性能,单元积分采用沙漏粘性阻尼以克服零能模式,单元计算速度快,节省存储量,可以满足各种实体结构、薄壁结构和流体-固体耦合结构的有限元网格剖分的需要。 |

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网格划分功能
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DTM采用了先进的网格剖分算法-Topology自动网格划分技术,它能够满足当今用户产品苛刻的设计要求。
1. 强大的网格自动生成器,使生成的网格质量高,能有效解决有限元分析“瓶颈”。
2. 面与面之间的间隙和重叠可以自动修复。
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材料类型
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弹性(Elastic (orthotropic elastic, elastic with viscosity, …)
弹塑性(Elastoplastic (isotropic or anisotropic plasticity, piecewise near isotropic plasticity, temperature and rate dependent plasticity, …)
刚性(Rigid)
橡胶 (Rubber)
泡沫(Foam (viscous, crushable, …))
蜂窝铝 (Honeycomb)
纤维 (Fabric) |
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接触类型
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DTM程序的全自动接触分析功能易于使用,功能强大。现有40多种接触类型可以求解下列接问题:变形体对变形体的接触、变形体对刚体的接触、刚体对刚体的接触、板壳结构的单面接触(屈曲分析)、与刚性墙接触、表面与表面的固连、节点与表面的固连、壳边与壳面的固连、流体与固体的界面等,并可考虑接触表面的静动力摩擦(库伦摩擦、粘性摩擦和用户自定义摩擦模型)、热传导和固连失效等。 |
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后处理
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DTM提供了功能强大的后处理功能,可以显示结构的应力、应变、变形状况以及结构的运动能量曲线,速度曲线和加速度曲线等等;还可以输出视频动画以及标准的图片格式。 |
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DTM在高尔夫球杆的冲击分析
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高尔夫球杆的杆体在击球过程中会发生断裂,断杆率是评价高尔夫球杆质量的指标之一。左图是某高尔夫球杆击打过程的动态模拟,中图140英里/小时打击速度下球杆的应力分布,右图是该速度下球心及球头打击点速度变化曲线。 |
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DTM在电子封装设计方面的分析
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电子封装设计涉及到多种物理场的问题,较典型的问题有热问题、热电平衡问题、电磁问题等;对于便携式、军用等需要承受冲击载荷的产品,其IC封装抗冲击性能的设计也是不容忽视的问题。由于IC体积纤小,实物试验数据的采集比较困难,因此仿真模拟成为IC抗冲击设计最主要的手段。 |
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电子器件的设计与制造,设计过程中许多IC均需进行跌落分析;采用 参数设计语言建立跌落计算的模型,根据计算结果随时更改设计方案,图2.5-26~29分别为带有密封盖的IC器件及模型,图2.5-29是跌落时的动态应力结果,薄板有较大的变形,板上及两端的连接部应力水平较高。 |
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DTM在电视电子包装设计分析
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电视跌落过程伴随着能量转化,随时间推移,整个系统的动能逐渐转化为弹性变形能和塑性变形能(即内能)。随后在电视弹起阶段(即纸箱与地面分离后),弹性应变能逐渐释放。整个过程中,少部分能量由于接触摩擦而消耗。泡沫最主要的作用是吸收系统的动能,起缓冲作用。因此泡方的吸能率是电视包装设计的重要技术指标。 |
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左为21吋电视机包装设计的跌落模拟模型,右图为泡方的能量吸收曲线,由图中曲线可以看出,在电视下落阶段(即纸箱与地面分离前),下泡沫逐渐受压变形,吸收电视的动能转化为变形能,在电视弹起后,泡方变形会部分释放。泡方的吸能率最高约占初始动能的25%。 |
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DTM在跌落分析方面的应用
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在电子产品中,不同部件之间的联接(安装)关系往往是由插槽、压条、卡槽等结构实现,这时,接触关系相当复杂。例如有些电视中,PCB板通过多个卡槽固定在前后壳。此时,如果采用LS-DYNA的EDGE_TO_EDGE(壳单元边-边接触)功能就能方便定义。如果所用软件不具备这种特别的接触形式,通常无法得到好的效果。
跌落仿真并不排除物理试验,相反,物理测试除验证产品设计外,更重要的意义在于为仿真工作建立数据库并逐步积累某一类型产品的分析经验。
在国际上,大部分电子设备公司都已采用 LS-DYNA进行产品的跌落仿真,这部分工作已完全融合在产品设计阶段,提高设计质量的同时,大大缩短了设计周期。电子设备公司的仿真工作不仅包括了常见的电子设备及部件的仿真分析,同时,有很多的经验及数据,更值得共同讨论和借鉴;这有利于提高跌落仿真工作的起点。 |
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上图左为某得电器公司手持电锯从不同角度的跌落分析,图中显示其中一种跌落工况的结构响应,电锯护板在产品跌落过程中发生脱落。 |
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图2.5-7~8为对讲机的跌落仿真(1994年),模型包括外壳、天线、电池、PCB板、喇叭等共27个部件,并以不同的角度跌向地面。图2.5-7中后盖在跌落过程中脱落;图2.5-8中取走外壳,看到内部的部件 |
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DTM在空调电子包装设计方面的分析
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空调机的包装如果设计不当,在测试、运输和装卸过程中结构可能发生损伤。在工业发达国家,传统的跌落实验越来越多地由计算机仿真技术完成,极大提高了企业研发能力和产品竞争力,降低了成本。在我国,空调产业的发展极具规模,采用高技术是必然趋势。 |
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图2.5-17为空调室外机跌落仿真模型,包括压缩机、换热器、管路、底板、盖板、面板、后板、左右侧板、储液罐、中支撑板、木支架、支座等,有限元模型有节点50532个、单元46343个,跌落高度1米,考虑底面与地面平行、底边与地面75度夹角、底角75度三种跌落情况;图2.5-18为底角75度跌落中的应力响应,图2.5-19为压缩机的加速度曲线,图2.5-20为管路的塑性应变图。通过仿真对整个机组及任意一点的冲击力、能量变化及动力响应有了清晰的认识,对部件及联接等在不同时刻的变形、受力状态、破坏机理等有了深刻的理解,为包装设计、结构改进提供了重要的依据。 |
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DTM在硬盘方面的冲击分析
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右图是某电脑公司用LS-DYNA进行的硬盘跌落测试,主要考察跌落过程中硬盘各点的加速度变化,以检验其所受的冲击损坏情况,从分析图中可看出,模拟及测试结果符合得很好。 |
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对讲机的跌落仿真
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项目名称:对讲机的跌落仿真
所在行业:电子电器 |
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电子设备公司采用 LS-DYNA进行产品的跌落仿真,这部分工作已完全融合在产品设计阶段,提高设计质量的同时,大大缩短了设计周期。 |
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下图为对讲机的跌落仿真,模型包括外壳、天线、电池、PCB板、喇叭等共27个部件,并以不同的角度跌向地面。前图显示后盖在跌落过程中脱落;后图中取走外壳,看到内部的部件。 |
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电视机包装泡方吸能率模拟
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项目名称:电视机包装泡方吸能率模拟
所在行业:电子电器 |
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电视跌落过程伴随着能量转化,随时间推移,整个系统的动能逐渐转化为弹性变形能和塑性变形能(即内能)。随后在电视弹起阶段(即纸箱与地面分离后),弹性应变能逐渐释放。整个过程中,少部分能量由于接触摩擦而消耗。泡沫最主要的作用是吸收系统的动能,起缓冲作用。因此泡方的吸能率是电视包装设计的重要技术指标。
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图中为电视机包装设计的跌落模拟模型,后图为泡方的能量吸收曲线,由图中曲线可以看出,在电视下落阶段(即纸箱与地面分离前),下泡沫逐渐受压变形,吸收电视的动能转化为变形能,在电视弹起后,泡方变形会部分释放。泡方的吸能率最高约占初始动能的25%。 |
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硬盘跌落测试
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项目名称:硬盘跌落测试
所在行业:电子电器 |
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用LS-DYNA进行的硬盘跌落测试,主要考察跌落过程中硬盘各点的加速度变化,以检验其所受的冲击损坏情况,从图中可看出,模拟及测试结果符合得很好。 |
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高尔夫球杆击球模拟
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项目名称:高尔夫球杆击球模拟
所在行业:体育器材 |
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高尔夫球杆的杆体在击球过程中会发生断裂,断杆率是评价高尔夫球杆质量的指标之一。图中显示某高尔夫球杆击打过程的动态模拟,给出了140英里/小时打击速度下球杆的应力分布,后图是该速度下球心及球头打击点速度变化曲线。 |
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