算例分享:瞬态撞击问题中的动量守恒

算例分享:瞬态撞击问题中的动量守恒,第1张

如下图所示,左侧物块重2.335e-4kg,以初速度100mm/s撞击中间物块,中间物块重1.1775e-4kg。左侧、中间物块施加两个方向Frictionless约束(仅保留物块撞击方向的运动自由度),基座施加Body-Ground的固定Joint,右侧物块的右面固定。

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在左侧物块和中间物块之间建立Frictionless类型的接触,并且定义一定的Pinball范围,如下图所示:

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类似地,在中间物块和右侧物块之间建立如下图所示的Frictionless接触,并注意图中Pinball范围。

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我们知道,对完全弹性碰撞,碰撞过程中动量守恒。
mL (vLi - vLf) = mM (vMf - vMi) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .I
vLi + vLf = vMf + vMi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II
vLi =100mm/s  vMi =0代入上式得:
vLf = 33.3 mm/sec
vMf = 133.34 mm/sec
通过ANSYS Mechanical进行模拟得到的解答和上述理论计算值的误差列于下面的表格中。

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由上表中的数据可见,Mechanical计算结果准确无误。
下面是整个碰撞过程的动画显示:

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