第四章 上板掉落測試實驗及模擬
4.4 上板掉落測試模擬
首先在模擬中建立ㄧ測試板有限元素模型，測試板材料採用振動測試中所用之材 料參數，輸入理論Condition B 衝擊脈波的半正弦波，以比較三種模擬方式的差異。
加速度邊界法模型的邊界設定，在四角的螺絲固定處加入理論的加速度；位移邊 界法模型的邊界設定，在四角的螺絲固定處加入理論的加速度對時間積分兩次後的位 移值；支承激振法模型的邊界設定，在四角的螺絲固定處設定位移為零進行鎖點，並 在模型的所有元素中加入理論的加速度。如圖4-11 所示。
從圖4-12 所示，為測試板上部中心的長度方向也就是 X 軸方向應變，其測試板 上部中心為測試板黏貼應變規位置。可以得知位移邊界法與其他兩種方法的結果差異 很大，所以位移邊界法將不再進行模擬與實驗的討論。
在以下的模擬中將對加速度邊界法及支承激振法兩種模擬方式輸入 Condition B、Condition G、Condition H 三種條件下實驗量測的加速度值作為邊界條件進行模 擬，測試板材料採用振動測試中所用之材料參數，三種條件的加速度值各採用採用 Condition B 實驗中的第五次掉落測試的加速度結果、Condition G 實驗中的第三次掉 落測試的加速度結果及Condition H 實驗中的第二次掉落測試的加速度結果。
文獻中加速度邊界法僅在測試板四角螺絲固定處加入加速度值，在模擬中發現應 變峰值並未到達實驗值並且有很大的差異，故在模擬中對測試板加入掉落台末速度並 進行比較，在圖4-13~4-15 中比較出有加入末速度的應變結果比沒有加末速度的應變 結果更接近實驗應變的峰值，則加速度邊界法模擬中才會將整片測試板加入掉落台末 速度的邊界條件。
結果的部份將擷取測試板上部中心的長度方向也就是 X 軸方向應變及應變，其 測試板上部中心為測試板黏貼應變規位置。圖4-16、4-17 為 Condition B 條件下的應 變與時間關係圖及應力與時間關係圖；圖4-18、4-19 為 Condition G 條件下的應變與 時間關係圖及應力與時間關係圖；圖4-20、4-21 為 Condition H 條件下的應變與時間 關係圖及應力與時間關係圖。
G
G G
G
圖4- 11 三種模擬方式模型及邊界負載設定
11 12 13
14 15
16
11 12 13
14 15
16
加速度邊界法模型及邊界負載設定
D
D D
D
位移邊界法模型及邊界負載設定
G
支承激振法模型及邊界負載設定
螺絲固定處之 位移為零
Y Z X
Y Z X
Y
Z X
0 1 2 3 4 5 6 Time (ms)
7 -18000
-16000 -14000 -12000 -10000 -8000 -6000 -4000 -2000 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000
Micros tr a in ( )
Input-D Input-G SES
圖4- 12 三種模擬方法應變與時間關係圖
0 1 2 3 4 5 6
Time (ms)
7 -6000
-4000 -2000 0 2000 4000 6000
Micros tr a in ( )
Experiment
Input-G Strain with Velocity Input-G Strain No Velocity
圖4- 13 加速度邊界法有無末速度比較應變與時間關係圖(Condition B)
0 1 2 3 4 5 6 7 Time (ms)
-6000 -4000 -2000 0 2000 4000 6000
M icros tr a in ( )
Experiment
Input-G Strain with Velocity Input-G Strain No Velocity
圖4- 14 加速度邊界法有無末速度比較應變與時間關係圖(Condition G)
0 1 2 3 4 5 6 7
Time (ms) -6000
-4000 -2000 0 2000 4000 6000
Mi c ro str ain ( )
Experiment
Input-G Strain with Velocity Input-G Strain No Velocity
圖4- 15 加速度邊界法有無末速度比較應變與時間關係圖(Condition H)
0 1 2 3 4 5 6 7 Time (ms)
-6000 -4000 -2000 0 2000 4000 6000
M icros tr a in ( )
Experiment Input-G
SES
第二次彎曲第一次彎曲
圖4- 16 應變與時間關係圖(Condition B)
0 1 2 3 4 5 6 7
Time (ms) -80
-40 0 40 80
St re ss (MPa)
Input-G SES
圖4- 17 應力與時間關係圖(Condition B)
0 1 2 3 4 5 6 7 Time (ms)
-6000 -4000 -2000 0 2000 4000 6000
M icros tr a in ( )
Experiment Input-G SES
圖4- 18 應變與時間關係圖(Condition G)
0 1 2 3 4 5 6 7
Time (ms) -80
-40 0 40 80
St re ss (MPa)
Input-G SES
圖4- 19 應力與時間關係圖(Condition G)
0 1 2 3 4 5 6 7 Time (ms)
-6000 -4000 -2000 0 2000 4000 6000
M icros tr a in ( )
Experiment Input-G SES
圖4- 20 應變與時間關係圖(Condition H)
0 1 2 3 4 5 6 7
Time (ms) -80
-40 0 40 80
St re ss (MPa)
Input-G SES
圖4- 21 應力與時間關係圖(Condition H)