LS-dyna中施加彈簧

問題描述：

有些工況中需要施加彈簧，這里給大家介紹分別在兩種工況下，在LS-DYNA中施加彈簧的方法。第一種工況，彈簧在自由狀態(tài)時，下壓5mm；第二種工況，彈簧初始情況為已下壓5mm時，先向上拉50mm后，在向下壓50mm。

關注公眾號：CAE備忘錄，回復spring可獲得本文k文件。

 

第一種工況：

初始狀態(tài)的彈簧是自由狀態(tài)，給定平板向下的位移，最后得到彈簧受力。該工況介紹了在LS-dyna中怎樣施加彈簧單元，并驗證其結(jié)果的正確性。

材料設置：兩個平板是塑性材料*MAT_ELASTIC(001)，彈簧用特定彈簧材料*MAT_SPRING_ELASTIC(S01)，剛度K=500 N/m^2。

設置單元的截面屬性：普通實體單元用*SECTION_SOLID，彈簧單元用離散截面*SECTION_DISCRETE。

將材料屬性和截面屬性賦予每個零件：

創(chuàng)建彈簧兩端的節(jié)點，如果直接選擇單獨的兩個節(jié)點會造成彈簧的力全部作用在這兩個點上，這是不符合實際的，所以這里將上下兩個平面的節(jié)點做兩個CNRB，讓平板上的點等同于一個點，這樣的受力是平板的整個面受力。Model > CreEnt > Constrained >Nodal Rigid Body(CNRB) > Cre > ByElem & Prop > 點選平板的面 > Apply

設置彈簧單元：

 

這時候彈簧單元不會顯示出來，需要重新Renumber，然后再點擊Model < Selpart < 勾選Disc.

設置邊界條件：

上平板，需要對其施加一個強制位移，其中需要添加一條加載曲線（橫坐標表示時間），在SF中輸入0.05，表示下移50mm，雖然曲線中是到1s，但我在終止時間中只設置了0.1s，因此最終的結(jié)果應該是5mm。

下平板固定不動

輸出設置：

在ELEMENT_DISCRETE中的PF=0表示可以輸出離散單元的受力，因此，在DATABASE中ASCII_option添加DEFORC。

后處理：

最后上平板的下移距離為0.005m

上平板的受力情況：

最終的受力為2.5N，而我們開始設置的彈簧剛度為500N/m^2，與下移距離的乘積也是2.5N，因此可以認定該彈簧單元設置成功。

第二種工況：

彈簧的初始狀態(tài)為已下壓5mm，彈簧的剛度不變，對彈簧施加向上50mm的強制位移之后，再向下施加50mm的位移，使其回到初始位置，最后驗證彈簧受力情況是否符合實際。這里將終止時間改小一點會算的更快，因此，我將終止時間設為0.02．

因此，所有關于時間的關鍵字都需要重新設定。

首先，彈簧材料改為*MAT_SPRING_NONLINER_ELASTIC(S04)，其中需要添加一條關于位移和受力的曲線，設置為如下：

更改加載時間曲線：

更改位移方向，只需修改SF的值，從0.05改為-0.05：

修改終止時間：

修改輸出結(jié)果的時間間隔：

后處理結(jié)果：

受力的正負號表示受力方向，可以從圖中發(fā)現(xiàn)，當向上拉5mm之后，受力的方向改變了，并再向上拉了45mm，受力達到-22.5N，最后也回到原位，根據(jù)這個受力圖，可以驗證彈簧在給定與壓力的工況下，受力正常。

 

學習的感悟：

不感興趣的同學可以直接忽略。

第一種工況是一個比較簡單的工況，這個過程是我當時探索設置彈簧的第一小步，驗證這個結(jié)果的方法就是利用胡克定律F=KX，給定的邊界條件是將平板下壓5mm，計算完成后會得到這個彈簧的受力，當這個受力滿足F=KX時，則結(jié)果正確。這個過程中需要找到一個輸出彈簧力的關鍵字，開始就簡單的想，將平板上的點或者單元的力提取出來不就行了，然后，我嘗試了輸出ELOUT，NCFORC，RCFORC，SPCFORC，發(fā)現(xiàn)都沒有輸出我想要的結(jié)果，最后通過查找關鍵字手冊，找到了DEFORC可以輸出離散單元的受力，而彈簧單元正是這種離散單元，從而輸出了我想要的結(jié)果。下面是我學習新軟件的方法，因人而異，僅供參考，希望你能找到自己的學習方法。