ansys碰撞分析教程

在 ANSYS Workbench 中进行碰撞分析，主要使用 ‌显式动力学（Explicit Dynamics）‌ 模块，适用于高速、大变形、接触非线性等典型碰撞场景。以下是基于最新公开资料整理的核心操作流程与关键要点：

‌一、适用模块选择‌

‌显式动力学（Explicit Dynamics）‌：适用于高速碰撞、冲击、爆炸等瞬态强非线性问题 ‌‌

‌瞬态动力学（Transient Dynamics）‌：适用于低速、小变形、线性或弱非线性问题 ‌‌

‌LS-DYNA 接口‌：若需更复杂材料模型或接触算法，可通过 Workbench 集成 LS-DYNA 求解器 ‌‌

当前（2026年）主流推荐使用 ‌Explicit Dynamics‌ 模块处理大多数工程碰撞问题 ‌‌

‌二、基本操作流程‌

‌新建项目‌

打开 ANSYS Workbench（建议使用 ‌2024R1 或更高版本‌）‌‌

在工具箱中拖拽 ‌Explicit Dynamics‌ 到项目概图。

‌几何导入与处理‌

导入 CAD 模型（如 .stp、.igs 格式）‌‌


使用 ‌DesignModeler‌ 或 ‌SpaceClaim‌ 进行几何清理、抽壳（薄壁结构建议用壳单元）‌‌

‌材料定义‌

在 ‌Engineering Data‌ 中定义材料属性（密度、弹性模量、泊松比、屈服强度、硬化模型等）‌‌

对塑性/大变形问题，需启用 ‌非线性材料模型‌（如弹塑性、应变率效应）‌‌

‌网格划分‌

全局网格尺寸设为 5–10 mm，‌碰撞区域局部加密‌（≤3 mm）‌‌

优先使用 ‌四边形/四面体单元‌，壳单元用于薄壁结构 ‌‌

关闭自适应网格（除非必要）‌‌

‌接触设置‌

默认启用 ‌Body Interactions‌ 自动接触 ‌‌

手动定义接触对（如“Target”与“Contact”面），设置摩擦系数（如 0.2）‌‌

对可能发生自接触的大变形区域，启用 ‌Self-Contact‌ ‌‌

‌边界条件与载荷‌

‌固定约束‌：对支撑结构施加全自由度约束（U1=U2=U3=UR1=UR2=UR3=0）‌‌

‌速度/位移加载‌：

‌初始速度‌：适用于自由撞击（如小球跌落）‌‌

‌边界速度‌：适用于强制运动（如冲压模具）‌‌

可通过 ‌Local Coordinate System‌ 控制加载方向 ‌‌

‌求解设置‌

‌总分析时间‌：根据碰撞持续时间设定（通常 0.001–0.1 秒）‌‌

‌输出步数‌：设为 50–100 步，确保捕捉动态过程 ‌‌


内存可手动调整（如 2000 MB）‌‌

‌后处理与结果查看‌

查看 ‌应力、应变、位移、速度、加速度‌ 随时间变化 ‌‌

检查 ‌能量守恒‌（动能 + 内能 + 沙漏能 ≈ 常数）‌‌

生成动画或导出结果曲线 ‌‌

‌三、推荐学习资源‌

‌B站视频教程‌（含完整操作演示）：

两小球碰撞显式动力学分析 ‌‌

机器人碰撞分析（集成 LS-DYNA） ‌‌

汽车防撞梁碰撞仿真（含模型文件） ‌‌

‌微信公众号文章‌：

Workbench显式动力学快速上手 ‌‌

Autodyn 高速碰撞仿真 5 步法 ‌‌

建议结合 ‌实际案例模型‌（如防撞梁、小球、车门）动手练习，效果更佳 ‌‌

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