abaqus彈簧單元的案例
ABAQUS彈簧單元應用實例
建好后，用partition命令分割成如下圖所示，這樣比較好加彈簧，網格劃分也會更規則。兩個圓盤平行，相距5m，用彈簧單元連接。
如圖所示，上面的圓盤受壓，與下面的圓盤通過彈簧連接。下面的圓盤用接地彈簧約束住。這個例子可以很好的幫助初學者理解彈簧的使用方法和原理，具體操作步驟見pdf文件，命令流見inp文件。
ABAQUS彈簧單元應用實例.pdf
Job-1.rar
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展開 (一維彈簧單元的直接剛度方法)Python編程和ABAQUS結果對比
在學習《有限元方法基礎教程》過程中，通過自己編程實現有限單元法的數值解答，加深對理論的理解。這個在我去年的時候就已經發過帖子了，但是沒有講解代碼，沒有和ABAQUS有限元軟件對比。這次發帖子就是想講解代碼以及和ABAQUS結果對比，發現我又更深層次理解了有限元方法。
這次寫得是最簡單的模型：一維線彈簧單元。采用的是直接剛度法求解。
直接剛度法的求解思路如下所示，其中粉紅色的是輸入，淡藍色是輸出。主要是要區分齊次邊界條件和非齊次邊界條件，非齊次邊界條件的話就要修改【F】。
下面將貼出我用python寫得一維彈簧單元的直接剛度法：
例子計算：
如圖是一個彈簧系統，單元節點信息如下，5節點受到一個強制位移20mm，明顯這是一個非齊次邊界條件問題。
Python編程輸入信息如下：
結果如下：
可以看到，輸出結果和書上的答案一致。
下面進行ABAQUS模擬：
添加彈簧單元
添加邊界條件
顯示單元編號、節點編號如下所示，紅色表示單元編號，黃色是節點編號
ABAQUS計算結果如下：
首先是變形圖前后對比
反力云圖如下所示，基本和直接剛度法計算的結果一致
位移云圖如下所示，基本和直接剛度法計算的結果一致
整體剛度矩陣如下所示，因為ABAQUS彈簧單元是三維的，每一個節點有3個自由度，15x15，原味的剛度矩陣如下
我們把剛度矩陣轉化為一維的，方便和編程的結果對比
從結果可以看出，ABAQUS的整體剛度矩陣和直接剛度法計算出來的整體剛度矩陣有些差異，如圖標紅的所示。
那么在整體剛度矩陣上為什么ABAQUS會和直接剛度法的整體剛度矩陣有差異呢，到底ABAQUS的整體剛度矩陣對不對呢？答案將在下一期揭曉。歡迎大家積極討論。
展開 ABAQUS讀懂彈簧/非線性彈簧單元——“小而精”的Spring element
<p>彈簧單元（Spring element）作為ABAQUS中的特色用途單元（Special-Purpose Elements）大家常常認為其比較“雞肋”，但在某些應用場景中卻有著不可代替的作用，可謂“小而精”。今天喵星人就結合用戶手冊和項目經歷帶大家讀懂彈簧單元。</p><p><br></p><p class="ql-align-center"><strong>01</strong>彈簧單元類型</p><p>用戶手冊給出三種彈簧單元的定義：</p><p><br></p><p>1. SPRINGA</p><p>Axial spring between two nodes, whose line of action is the line joining the two nodes. This line of action may rotate in large-displacement analysis.</p><p><strong>喵星人翻譯：</strong></p><p>兩個節點之間的軸向彈簧，其作用線是連接兩個節點的線。在大位移分析中，這條作用線可能會發生旋轉。</p><p><strong>喵星人點評：</strong></p><p>軸向彈簧的力僅作用于軸線上，因此只有平動自由度1/2/3而無轉動自由度</p><p><br></p><p>2. SPRING1</p><p>Spring between a node and ground, acting in a fixed direction</p><p><strong>喵星人翻譯：</strong></p><p>節點與地面之間沿固定方向作用的彈簧</p><p><strong>喵星人點評：</strong></p><p>也可稱其為接地彈簧，通常應用于土與結構相互作用，例如樁基等。
展開 ABAQUS 彈簧單元的應用
建好后，用 partition 命令分割成如下圖所示，這樣比較好加彈簧，網格劃分也會更規則。兩個圓盤平行，相距 5m，用彈簧單元連接。
圓盤選擇 3D——Deformable——shell——planar，然后用畫圓的命令畫一個半徑 0.5m的圓盤即可。重復上述操作，畫出第二個圓盤。
進入 property 模塊，設置圓盤的材料參數：模型采用線彈性即可，最簡單方便，參數如下：彈性模量 2e11， 泊松比 0.2。
然后，建立截面，賦予截面，模型變為綠色，表示已經將定義的截面賦予了圓盤。注意：兩個圓盤都要賦予。
Assembly 是比較關鍵的一步，在這一步中將使兩個圓盤距離變為 5m（最初建模時是疊加在一起的，當然也可以建模時就設定好距離，但是這樣比較麻煩，個人覺得還是用 assembly更加直觀方便）。
創建一個 instance ，把兩個 part 都選中，此時兩個 part 是重疊的，點擊 ok。用平移按鈕 ，只要移動圓盤上一個點的坐標，就可以實現整個圓盤的平移，具體操作為：選中一個圓盤，輸入要移動的點的坐標（0,0,0），如下圖：
再輸入平移后的坐標（0,0,5），平移完成如下圖
進入 step 模塊，建立一個 step，static，一切選擇默認即可。
接下來要在兩個圓盤之間用彈簧連接。進入 interaction 模塊，選擇工具條中的 Special——Springs/Dashpots，創建新的彈簧。ABAQUS 里面的彈簧有兩點間的彈簧和接地的彈簧，這里我們選擇兩點間的彈簧，如下圖
然后軟件讓你選擇彈簧的第一個點和第二個點，由于我們事先已經分割好 part 了，就直接對應的添加就行了。
展開 
ABAQUS中添加非線性彈簧單元 ￥120
ABAQUS中添加非線性彈簧單元
HyperWorks（Hypermesh）+Abaqus彈簧單元（spring）創建及設置方法 ￥9.9
<p> 彈簧單元有3種類型：接地彈簧（spring1）、兩結點彈簧（spring2）、軸向彈簧（springA）。</p><p> <strong>spring1</strong>，接地彈簧，一個結點在大地上，只需定義另一個結點；需要定義彈簧力的方向。</p><p> <strong> spring2</strong>，兩結點彈簧，需要定義彈簧力的方向。</p><p> <strong> springA</strong>，軸向彈簧，不需要定義彈簧力的方向，由兩結點的連線方向確定。</p><p> 常使用springA彈簧單元。</p><p><br></p><p> 本案例分別介紹<u>HyperWorks（Hypermesh）</u>和<u>Abaqus</u>中彈簧單元springA和spring2的創建及設置方法（spring1可參照設置）。</p><p> 以圖文方式詳細描述每一步需要填寫的內容及釋義，通過本使用教程，您將可以按教程詳細步驟一步步設置彈簧單元spring，即便是小白也能快速上手使用。</p><p><br></p><p><br></p><p><br></p>
展開 基于Hyperworks+ABAQUS彈簧單元（spring2）的創建及靜力學分析 ￥35
彈簧單元是ABAQUS的特殊功能單元，可以直接定義結點受到的力與結點（相對）位移的關系，所以彈簧單元可以方便的表達一些界面接觸特性。彈簧的種類：按照本構分，彈簧單元可分為線性（linear）彈簧和非線性（nonlinear）彈簧。按照彈簧力的方向及彈簧幾何特點，又可以分為接地彈簧（spring1），兩結點彈簧（spring2），軸向彈簧（springa）。
線性（linear）彈簧可以通過CAE定義，非線性（nonlinear）彈簧則需要修改或者寫inp 文件。spring1，接地彈簧，該彈簧的一個結點（隱含的，不需要定義）是不動的，另一個結點定義在我們需要約束的節點上。彈簧力的方向，即被約束自由度方向，需要我們定義，既可以在整體坐標系下定義，又可以在結點局部坐標系下定義（查看orientation）。
spring2，兩結點彈簧，彈簧力的方向同上。
springa，軸向彈簧，彈簧力的方向由兩結點的連線方向確定。
另外注意：spring1，spring2可以約束轉角自由度，即抗扭彈簧，而springa不可以。
本案例講述的是如何在Hyperworks的ABAQUS模塊中創建spring2（兩結點彈簧，彈簧力的方向同上。），后面有時間將陸續在后續案例中講述如何在Hyperworks+ABAQUS中創建spring1（接地彈簧）及springa（軸向彈簧）。
彈簧變形動畫
ABAQUS中有限元分析結果
展開 基于Hyperworks+ABAQUS彈簧單元（springa）的創建及靜力學分析 ￥35
彈簧單元是ABAQUS的特殊功能單元，可以直接定義結點受到的力與結點（相對）位移的關系，所以彈簧單元可以方便的表達一些界面接觸特性。彈簧的種類：按照本構分，彈簧單元可分為線性（linear）彈簧和非線性（nonlinear）彈簧。按照彈簧力的方向及彈簧幾何特點，又可以分為接地彈簧（spring1），兩結點彈簧（spring2），軸向彈簧（springa）。
線性（linear）彈簧可以通過CAE定義，非線性（nonlinear）彈簧則需要修改或者寫inp 文件。spring1，接地彈簧，該彈簧的一個結點（隱含的，不需要定義）是不動的，另一個結點定義在我們需要約束的節點上。彈簧力的方向，即被約束自由度方向，需要我們定義，既可以在整體坐標系下定義，又可以在結點局部坐標系下定義（查看orientation）。
spring2，兩結點彈簧，彈簧力的方向同上。
springa，軸向彈簧，彈簧力的方向由兩結點的連線方向確定。
另外注意：spring1，spring2可以約束轉角自由度，即抗扭彈簧，而springa不可以。
本案例講述的是如何在Hyperworks的ABAQUS模塊中創建springa（軸向彈簧）。
彈簧變形動畫
ABAQUS中有限元分析結果
展開 基于ABAQUS彈簧單元（springa+spring1）的創建及靜力學分析 ￥40
彈簧單元是ABAQUS的特殊功能單元，可以直接定義結點受到的力與結點（相對）位移的關系，所以彈簧單元可以方便的表達一些界面接觸特性。彈簧的種類：按照本構分，彈簧單元可分為線性（linear）彈簧和非線性（nonlinear）彈簧。按照彈簧力的方向及彈簧幾何特點，又可以分為接地彈簧（spring1），兩結點彈簧（spring2），軸向彈簧（springa）。
線性（linear）彈簧可以通過CAE定義，非線性（nonlinear）彈簧則需要修改或者寫inp 文件。spring1，接地彈簧，該彈簧的一個結點（隱含的，不需要定義）是不動的，另一個結點定義在我們需要約束的節點上。彈簧力的方向，即被約束自由度方向，需要我們定義，既可以在整體坐標系下定義，又可以在結點局部坐標系下定義（查看orientation）。
spring2，兩結點彈簧，彈簧力的方向同上。
springa，軸向彈簧，彈簧力的方向由兩結點的連線方向確定。
另外注意：spring1，spring2可以約束轉角自由度，即抗扭彈簧，而springa不可以。
本案例主要講述如何在ABAQUS中創建接地彈簧（spring1）、軸向彈簧（springa）。購買本案例的朋友附件中同時贈送了非線性接地彈簧的創建模型。
彈簧變形動畫
ABAQUS中spinga彈簧及接地彈簧的創建
ABAQUS中有限元分析結果
展開 續集(一維彈簧單元的直接剛度方法)Python編程和ABAQUS結果對比
上一個帖子鏈接：(一維彈簧單元的直接剛度方法)Python編程和ABAQUS結果對比
上一個帖子我們對比了基于直接剛度法來求解得到一維彈簧單元的剛度矩陣和ABAQUS提取出來的不太一樣。
今天我來詳細講一下其中的原理。
例子：還是上一個帖子的例子，它是一個非齊次邊界條件的單自由度彈簧系統。
我們知道這個公式:
在整個系統來看，此時
所以我們可以寫出
***注意一下，這里的剛度矩陣 [k] 的行列式 |K| =0, 是沒有逆矩陣的。
現在我們的目的是想求出U2,U3,U4 這三個位置位移，我們改寫一下這個線性方程組
然后移項化簡
這時，我們可以刪掉U=0的行，以及對應的 [K] 中的列
整理一下
再把求得的位移反帶入公式中
這個是解線性方程組的直接解法，利用了矩陣的變換，結果是精確解。在過程中我們發現，原來不可逆的【K】矩陣經過刪除行列之后變成了可逆的矩陣。
然而在ABAQUS中，不是這樣處理的。
在這一步的時候，我們的解法已經介紹。然而，ABAQUS 運用了補償法這一巧妙的解法。在邊界的節點上補償一個剛度為kb的彈簧，其中Kb為大剛度系數，具體在公式中體現如下
不用懷疑，理論來講，方程組中的未知數U2,U3,U4,F1x,F5x的結果沒變。這個時候【K】的行列式|K|≠0，于是【K】有逆矩陣，我們可以直接通過解矩陣方法求解位置向量{U}，
在這里就要注意了，假設我們設Kb = 10^36 N/mm ，我們可以忽略F1x和F5x，所以求得的解都是近似解，解的精確程度取決于Kb取值的大小，Kb越大，結果越精確。
此時再把{U}反帶入
求得{F}。
展開 求含有板單元、梁單元、質量單元、彈簧單元、三維實體單元的實例
有哪位大神能給小弟提供上述實例哦，非常感謝！?。。?/span>
【NX Nastran單元庫】彈簧單元及動態響應實踐
個人博客中的學習記錄
博客鏈接：
1 目標·方法
2.1 Overview of 0D (Scalar) Elements
2.2～2.4 Spring, Damping, Mass elements
2A 彈簧、阻尼、質量單元應用
系統學習NX NASTRAN單元庫參考《Element Library Reference》中的0D（標量）單元，結合SOL 111（模態頻率響應）和SOL 112（模態瞬態響應）對彈簧、阻尼、質量等單元進行實踐應用。
第一篇：彈簧單元
序：我要寫一期python和Abaqus與有限元的文章，從彈簧單元、桿單元一直到實體單元，通過簡單的實例用python編程，Abaqus驗證結果。
例：彈簧串聯受外力作用，具體數值如下圖所示，求：a）總剛；b）節點2與節點3的位移；c）節點1的反力；d）彈簧內力。
一、有限元法求解
步驟1：離散化
單元
節點i
節點j
1
1
2
2
2
3
步驟2：寫單剛
步驟3：寫總剛
步驟4：邊界條件
本例中，u1=0，F2=0，F3=1000N，代入上述方程
步驟5：求方程，解u2和u3
利用上述方程不難解出u2=10m，u3=15m，具體不再贅述。
步驟6：后處理，求節點1反力F1與彈簧內力f1、f2
取出相應的方程可求得F1=-1000N，f1=1000N（拉），f2=1000N（拉）。
展開 Ansys Workbench使用非線性彈簧單元模擬配合間隙 ￥10
問題：
工程中兩個零部件之間經常會有配合間隙，Ansys Workbench中可以使用combin39號非線性單元，通過控制不同行程的彈簧剛度來模擬間隙配合。
模型示例：
設定支座與軸有1mm的配合間隙，在一端施加X向100N作用力，查看運動位移。
計算步驟：
1. 在間隙配合位置，建立jiont連接，放開X向平動自由度。
2. 在間隙配合位置，建立spring連接，同時插入Commands 命令。
ET,_sid,39,0,0,0,1
R,_sid,0.95,1,1.05,10000
3. 查看計算結果，當運動至0.95mm后spring彈簧剛度值陡增限制了X向運動。
建議：
? 同一個連接區域不建議使用兩個重復的連接關系，即jiont連接和spring連接不要使用同一個區域。
? 本文對配合區域進行分段處理，中間為spring連接，兩側為jiont連接
? 使用Remote Point點創建連接，需要打開Beta選項。
? 這種等效方式并不能良好的反應間隙配合位置的應力狀態，需要校核配合區域的應力狀態還是需要使用接觸連接。
展開 空氣彈簧單元生成方法
做一個空瓶子的充氣倒落過程，需要用到空氣彈簧，這里做一個小例子，解釋用法。
首先建立一個shell空殼子，并劃分網格S4R,如圖1所示。
圖1
1. 彈簧單元生成
從inp文件中，將*Element, type=S4R下面的單元與節點復制到excel表格中。每行有5個數字，第一個數字代表單元編號，后面四個代表這個單元所包含的節點編號。我們要做的就是把單元編號改掉，而節點編號不變。這樣，改動過的新單元與舊單元就擁有了共同的節點。新單元type=F3D4，這樣我們就有了與S4R共節點的但是單元編號不一樣的F3D4空氣彈簧單元。我這里將S4R單元統一移動了100個編號，變成F3D4單元。注意，這兩種單元的編號一定不能重復。如圖2所示。
圖2
將F3D4單元編號和節點復制到INP文件中，并在開頭寫上關鍵字
*Element, type=F3D4
還要增加一個空氣彈簧單元集合，
*Elset, elset=SET-AIRSKIN, generate
101, 152, 1
2. 預定義場（壓力、溫度）
打開cae，重新讀入上面改動過的inp模型。
添加一個與節點不重合的參考點集合：Set-AirRP(0,1,0)
在model-edit keywords里面編輯predified field。加入
** PREDEFINED FIELDS
**
** Name: Predefined Field-InitialTemperature Type: Temperature
*Initial Conditions, type=TEMPERATURE
Part-2-1.Set-AirRP, 300.
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