1.DTM简介

Drop Test Module（DTM）是ANSYS/LS-DYNA的一个可选的附加模块。DTM大大简化了模拟跌落测试的步骤。跌落测试包括用假定的重力场给物体定向，并且允许其在重力作用下下落一定的高度后到达刚性表面（目标面）。在典型的跌落测试中，物体从某处跌落，目标面位于与重力加速度g垂直的表面上。

DTM提供了一个最新的GUI，可指导进行跌落测试分析。通过它用户可以快速相对于目标面定义模型，定义求解控制，然后执行显式动态测试。跌落模拟分析可在用户定义时间间隔内预测物体的变形和应力，描述物体与目标冲击过程的物理特性。

DTM被专门设计用于ANSYS的GUI环境中，因而即使不熟悉显式动态分析的用户也能很容易进行跌落模拟分析。使用DTM有许多优点，如可自动生成目标面，也可以自动定义初始平移速度和角速度、接触表面摩擦系数以及与g不垂直的目标方向。对于大部分跌落测试来说，可以在冲击前一刻开始分析，以减少计算时间。当使用这一选项时，DTM将自动计算物体的平移速度，并且在分析开始时应用它。所有的跌落测试实例忽略作用在物体上的空气阻力。

2.类型的跌落分析步骤

典型的跌落测试包括在重力场某高度抛落物体到平面或刚性面（目标面）上，并忽略表面摩擦。这里叙述的基本步骤假设物体初速度为零，并且物体跌落到平面目标上，目标面的法线方向与重力加速度方向垂直。

在开始之前，重要的是了解在DTM内使用什么样的屏幕坐标系。在DTM中，常常定义屏幕坐标系，所以Y轴（竖直）与g方向相反。这样就可以很方便地用屏幕坐标系跟踪跌落物体和重力场的关系轨迹。

在进入DTM之前，必须建立或导入跌落物体的模型。应该定义所有材料特性，包括阻尼。模型中应包括与LS-DYNA兼容的单元。要保证材料的密度或弹性模量不为零，否则不能使用DTM。

为避免时间增量退化问题，建模时应遵循下列原则。

●避免三角、梯形和棱柱单元。

●避免小单元。

●避免尖角单元。

●尽可能用均匀网格。

推荐施加一定的阻尼，从而减少振荡响应；也可以用EDDAMP命令施加Alpha（质量阻尼）和Beta（刚度阻尼）。完成建模进入DTM前，用一个唯一的名称保存当前数据库（菜单路径：Utility Menu＞File＞SaveAs）。

采用Main Menu＞DropTest＞Set Up命令，弹出Drop Test Set-up对话框。该对话框中含有多个选项卡，大部分普通跌落测试参数位于Basic选项卡内，偶尔需要修改的参数都包含在其他选项卡内。

●Basic选项卡：定义重力加速度的大小、物体跌落高度、物体定向、分析开始时间、撞击后的运行时间，以及输出结果文件和时间历程文件的频率。

●Velocity选项卡：定义物体的初始线/角速度。

●Target选项卡：定义目标面的尺寸和材料特性、定向角度，以及目标的接触和摩擦特性。

●Status选项卡：显示重力加速度、初始平移/角速度以及求解。

当Drop Test Set-up对话框出现时，单击OK按钮或Cancel按钮后才可以选择其他菜单的命令。

①查看所有表内的信息。

②选择Status选项卡，显示大部分更新的输入数据。

③在ANSYS图形窗口中查看物体和目标。

如果选择Status选项卡，ANSYS会尝试自动生成目标面（除非已经通过Target表创建了目标）。如果以黑色字体在Status选项卡末尾显示信息，表示可接受设置的所有数据，并且可以求解分析；如果是黄色字体，则用户应该小心，因为数据产生错误；如果出现红色线框，则表示这些数据不能接受。(www.daowen.com)

如果收到上述第2种或第3种信息，那么可在ANSYS输出窗口检查它们。如果需要修改，可以单击OK按钮。此时所有的标准ANSYS菜单不能再使用。然后选择Main Menu＞Drop Test＞Solve命令，开始LS-DYNA求解。ANSYS/LS-DYNADTM当前版本存储的数据和以前的不兼容。

求解完成后，可以选择Main Menu＞Drop Test＞Animate Results命令来显示分析持续时间内跌落物体的动画结果（例如Von Mises应变）。对于动画结果，推荐用户在跌落时刻开始分析。

除了显示动画结果外，在GUI界面中选择Main Menu＞Drop Test＞Time History命令，可以在指定点查看结果（这一结果为时间的函数）。

3.屏幕坐标的定义

当第一次进入DTM时，固定的屏幕笛卡尔坐标系自动定义，并在ANSYS图形窗口的左下角表示出来。用屏幕坐标系可以很方便地跟踪持续下落物体和引力场的关系轨迹。关于屏幕坐标系有两点需要了解：

●在DTM中，屏幕坐标系的Y轴总是与重力加速度g的方向相反。

●物体坐标可以随屏幕坐标旋转。

屏幕坐标总要定义，以便Y轴在屏幕up方向。物体坐标系是有限元模型定义的坐标系统。可以用DTM旋转工具重新定义物体坐标系。拾取物体上的两个节点可以定义与屏幕Y坐标平行的矢量。通过重新定义物体Y向，可以定义物体和引力间的关系，因为常常假设Y方向在up或与重力加速度的方向相反。

屏幕坐标也可以确定跌落测试的默认观察方向。定义如下。

●屏幕X方向是“右”。

●屏幕Y方向是“上”。

●屏幕Z方向是从屏幕到观察者的方向，或out。

4.使用DTM的其他注意事项

●在初始化中，生成与过滤DTM中菜单拾取相关的关键词。关键词是DTFILT，应避免把它作为关键词或参数名，因为它可能干涉菜单选项的过滤。

●在DTM内，自动生成包含物体内所有节点的分量，并且命名为dtdrPOb。这一分量名称用于执行LS-DYNA的相关命令，应避免使用该名称。

●参数dtcgnum和dtlownum用于时间历程处理器的绘图和显示。

●DTM假设在跌落物体上没有约束，但是允许物体内分量间的耦合。

●DTM内使用的一些参数名是以下画线开头的，所以应避免使用以下画线开头的参数名称。

●如果不给物体定义方向，默认假设是当前屏幕的Y轴方向和重力加速度方向相反。

●在进入求解阶段前，可多次修改任意输入的参数。DTM中所有参数都可以重新定义。可以发现，当影响初始目标/物体方向的输入参数改变时，只要选择Target选项卡或Status选项卡，目标面将自动更新生成来反映这一变化。

●定义跌落高度后，通过默认值可以注意到目标面几乎和物体接触，这是由于默认选项，在撞击时刻附近开始分析。物体和物体之间仅有一点距离就生成目标面。可能想调整SolutionTime选项在跌落时刻开始分析，之后将会发现重新定义的目标面与指定的跌落高度在同样的位置。但是，当该选项提供跌落过程的完全动画显示时，将需要更多的CPU时间。

●用这一选项在撞击时刻附近开始分析，必须设定初始角速度为0。

●DTM不改变物体的模型，指定新的物体方向后，DTM将生成新的目标模型。