人体损伤生物力学 实验指导书 湖南大学机械与运载工程学院 实验一 冲击力模拟实验 一、实验目的和任务 通过开展冲击力仿真实验，学习基于 LS-DYNA 的有限元基本分析流程和方法，具体包括： 1. 对 HYPERMESH 和 HYPERVIEW（或 LS-PREPOST）等前后处理软件的使用； 2. 掌握保证仿真精度必须关注能量和质量缩放问题； 3. 掌握模型调试方法； 4. 体会不同材料、高度、速度对冲击力的影响。 二、实验仪器和设备 软件：LS-DYNA、HYPERMESH、HYPERVIEW（或LS-PREPOST）。 硬件：计算机。 三、实验步骤 1 、模型提交计算与后处理 1) 根据提供的初始模型，对文件进行求解计算。 2) 查看完成计算所需的时间，ctrl+C，sw 2。 3) 查看仿真动画。 4) 分析该 K 文件的单位制（mm，ms，kg，kN，GPa）。 2 、有限元模型的质量缩放与能量问题 1) 设置输出各种能量，*CONTROL_ENERGY。 2) 为提高计算效率，增加质量缩放，*CONTROL_TIMESTEP，DT2MS：-1.112E-06 改为-1.112E-03，再改为-1.112E-02，并分别查看并记录所需计算时间，分析该参数对计算效率的影响。讨论如何设置DT2MS 的值。 3) 查看计算获得的message 文件，记录不同DT2MS 设置下的质量缩放所引起的质量增加量及百分比。 4) 输出总能量、动能、内能和沙漏能（DT2MS：-1.112E-06），根据曲线分析能量转换。 3 、输出并分析橡胶垫的冲击力 1) 查阅橡胶的材料。 2) 查阅车架、撑板、销轴和冲击头的材料。 3) 输出冲击头处的冲击力，Contact_mass（CID：1）。 4) 输出两根连接销轴的四处接触力，Contact_chejia_zhou_L（CID:3） 、Contact_chejia_zhou_R（CID:4） 、Contact_chengban_zhou_L（CID:5）/ Contact_chengban_zhou_R（CID:6）。 5) 找出系统的最大应力及其出现的位置。 4 、下落高度对冲击力的影响 1) 修改冲击头距离橡胶垫的高度，初始值为5mm，分别修改为2mm、10mm 和 15mm。 2) 计算不同高度下落对冲击力的影响。 3) 找出系统的最大应力及其出现的位置。 5 、输出并分析金属的冲击力 1) 将橡胶垫的材料改为金属材料，可选用钢（206GPa）、铜（121GPa）铝（72GPa），使用MAT1 进行定义。 2) 不采用质量缩放，分别计算冲击力（CID：1），对比上述材料与橡胶材料对冲击力的影响。 3) 找出系统的最大应力及其出现的位置。 6 、定义冲击头的速度（附加题） 1) 上述仿真分析采用的是自由落体，现将冲击头...
