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# Ansys碰撞仿真-显式动力学
- URL: https://icetech.life/56/
- Published: 2023-10-25T11:24:15.000Z
- Updated: 2026-08-21T04:22:34.000Z
- Author: Risen Sun
- Tags: 业余全栈开发工程师指南, #Migrated-1787286135158, #wp, #wp-post, #Import 2026-08-21 04:22

## 阅前须知

此经验记录基于Ansys Workbench 2023R2 学生版本

在此附上链接[Ansys学生版 | 免费学生软件下载](https://www.ansys.com/zh-cn/academic/students?ref=icetech.life)

## 仿真背景

由于需要进行电磁铁发射42mm弹丸的验证，遂使用ansys进行仿真，意图获取将42mm弹丸击发至16m/s所需电磁力的保守数值。

## 模型构建

整个仿真流程需要用到：

| 名称      | 材料         | 说明                                    |
| ------- | ---------- | ------------------------------------- |
| 42mm弹丸  | TPE，90A±5A | 没找到官方材料，仅能根据硬度与密度推测大概数值， 使用相仿的PI材料代替之 |
| 电磁铁推杆   | 钢          | 使用Ansys自带的结构钢代替之                      |
| 发射管     | 6061铝合金    |                                       |
| 推拉电磁铁本体 | 钢          | 固定推杆的结构                               |

## 仿真步骤

### \--导入几何结构

由于本人并没有搞懂如何在mechanical中移动模型，遂直接在SolidWorks中整合成装配体，统一导出成STP后导入（似乎可以直接导入SLDPRT/SLDASM）

推杆末端有与42mm弹丸嵌合的凹槽

推杆平面距离弹丸平行最近切面5mm

### \--设定材料

### \--生成网格

仿真过程中，笔者因为energy error失败了数次，查阅可知显式动力学时常难以收敛，这似乎是由于产生了***沙漏***现象或是***零能模式。***

笔者最终通过细化网格解决了这一问题。

但是，尽管细化网格解决了问题，其也增添了大量的计算复杂度，我们应该回到模型构建的环节减少一些不必要的开支。

笔者发现，整个问题完全可以简化为推杆与弹丸的碰撞，故减少两个模型。  

![](https://icetech.life/content/images/wordpress/2023/10/%E6%A8%A1%E5%9E%8B.png)

### \--设定连接副

由于没有了发射管的约束，选定**几何体-地面**，选择**方向**类型，将42mm弹丸控制在水平直线轨迹上。

而推杆在不设定重力的情况下，只需给定初速度，其姿态不会有变化，连约束都不需要。

### \--设定速度

设定推杆的初速度为10m/s

![](https://icetech.life/content/images/wordpress/2023/10/%E9%80%9F%E5%BA%A6%E6%96%B9%E5%90%91.png)

![](https://icetech.life/content/images/wordpress/2023/10/%E9%80%9F%E5%BA%A6%E5%8F%82%E6%95%B0.png)

### \--求解仿真

笔者并不知道Ansys是否支持GPU运算，仅知道运算需要花费CPU资源。在这种条件下，笔者台式机的i5-13600K计算需要近半小时，实在是捉襟见肘，如果读者拥有学校的计算资源等等，还是应该用专业的服务器来尝试。

## 仿真结果

在数个小时的尝试下，获得了初步结果：

![](https://icetech.life/content/images/wordpress/2023/10/%E4%BB%BF%E7%9C%9F%E7%BB%93%E6%9E%9C.gif)

| 推杆初速度 | 弹丸最大速度 |
| ----- | ------ |
| 10m/s | 12m/s  |
| 12m/s | 14m/s  |
| 15m/s | 20m/s  |

然而，推杆距离弹丸的距离还没有确定，也没有确定摩擦力等因素的影响，故后续还要继续进行仿真，实在是非常不幸。