Dovrei applicare Force o Pressure, Ansys Static Structural

Sto lavorando a un progetto in cui devo trovare le massime sollecitazioni principali su un oggetto soggetto a condizioni di carico d'impatto. Conosco la velocità dell'oggetto (quello che colpirà l'oggetto di prova) e il suo peso. Le mie domande sono:

Per l'analisi dovrei applicare forza o pressione nell'area di impatto?
Come calcolo la forza / pressione?

— raihannirvik
fonte

Il tuo problema non è corretto come indicato.

Tuttavia, una stima in ordine di zeroth della forza di impatto può essere calcolata usando un bilancio unidimensionale di energia. L'energia cinetica del proiettile è doveè la massa del proiettile eè la sua velocità.

KE = \frac{1}{2} m v^{2}

$\text{KE} = \tfrac{1}{2} m v^2$

m

$m$

v

$v$

L'energia di deformazione del bersaglio, assumendo un'elasticità lineare, è doveè lo stress nel target,è la deformazione nel target eè il volume del target.

U = \frac{1}{2} σ ε V

$\text{U} = \tfrac{1}{2} \sigma \varepsilon V$

σ

$\sigma$

ε

$\varepsilon$

V

$V$

Equazione i due, abbiamo doveè la forza di impatto,è l'area di impatto eè la lunghezza del bersaglio normale alla direzione di impatto.

m v^{2} = σ ε V = \frac{F}{A} ε A L = F ε L

$m v^2 = \sigma \varepsilon V = \frac{F}{A} \varepsilon A L = F \varepsilon L$

F

$F$

A

$A$

L

$L$

La stima della forza di impatto è quindi doveè la profondità di penetrazione.

F = \frac{m v^{2}}{ε L} = \frac{m v^{2}}{d}

$F = \frac{m v^2}{\varepsilon L} = \frac{m v^2}{d}$

d

$d$

Se, invece, desideri utilizzare la pressione, È possibile utilizzare entrambi, ma si noti che la forza deve essere applicata sull'area di contatto.

p = σ = \frac{m v^{2}}{ε A L} = \frac{m v^{2}}{A d}

$p = \sigma = \frac{m v^2}{\varepsilon A L} = \frac{m v^2}{A d}$

$A$ $\varepsilon$ $L$ $L$ $\varepsilon$ $d$

L'unico modo preciso per calcolare le forze di impatto è eseguire una simulazione dinamica di fisica completa.

— Biswajit Banerjee
fonte

Hai giustamente affermato che il problema del PO non è corretto, ma questa soluzione "approssimativa" potrebbe essere errata per ordini di grandezza per diversi motivi (troppo tempo per un commento e non pubblicherò una risposta che spieghi semplicemente perché un'altra risposta è sbagliato, fatta eccezione per l'ultima frase : o il PO deve spiegare la situazione del problema in modo più dettagliato o fare un'analisi dinamica per modellare l'impatto stesso

— alephzero,

@alephzero: Come ho detto, è un approccio all'ordine zeroth che, stranamente, è ampiamente utilizzato dagli ingegneri. Non ho il tempo di entrare nei dettagli in questo momento e lo apprezzerò molto se potessi modificare la mia risposta per aggiungere il tuo elenco di motivi per cui l'accuratezza può essere scarsa. O almeno aggiungi l'elenco come un insieme di commenti che posso incorporare nella risposta in seguito.

— Biswajit Banerjee,

grazie per la tua risposta, anzi la domanda non è ben informata, mi dispiace per quello. Sto cercando di fare un'analisi dello stress in cui un oggetto in movimento si scontra con un oggetto statico. lavorare su una simulazione dinamica sarebbe stato meglio ma ho bisogno di una risposta mediante analisi statiche. Ho ancora una domanda, se presumo il tempo di impatto, sarò in grado di calcolare la Forza da esso? Usando questa formula F = mv / t

— raihannirvik il

@raihannirvik: in molti casi il fallimento del bersaglio non è causato dall'impatto ma dalla tensione interna creata dall'interazione delle onde elasto-plastiche. Quindi un approccio semplicistico ti darà un numero che potrebbe non avere alcuna relazione con la realtà. Non ci sono scorciatoie. Per avere un'idea del problema, anche quando entrambi i corpi sono rigidi, consultare ruina.tam.cornell.edu/research/topics/collision_mechanics/… .

— Biswajit Banerjee,