abaqus彈簧剛度設(shè)置
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-02-27
abaqus彈簧剛度設(shè)置的視頻教程
Hypermesh+Abaqus 鋼板彈簧剛度性能仿真詳細(xì)步驟
本章節(jié)為系列課，我這幾天一節(jié)一節(jié)錄制上傳，本節(jié)課為單片板簧剛度性能仿真詳細(xì)步驟，從Hypermesh繪制網(wǎng)格具體步驟到Abaqus材料屬性、分析步、邊界條件、約束設(shè)置、載荷加載，詳細(xì)講解。后續(xù)將增加半片簧剛度性能仿真與整片簧剛度性能對(duì)比， 兩片簧剛度性能仿真以及三片簧剛度性能仿真，希望對(duì)大家有所幫助，不再為具體操作步驟卡脖子。若有任何問題，歡迎私信一起探討，愿共同進(jìn)步，一起學(xué)習(xí)成長(zhǎng)。
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abaqus彈簧剛度設(shè)置的實(shí)例教程
這個(gè)在我去年的時(shí)候就已經(jīng)發(fā)過帖子了，但是沒有講解代碼，沒有和ABAQUS有限元軟件對(duì)比。這次發(fā)帖子就是想講解代碼以及和ABAQUS結(jié)果對(duì)比，發(fā)現(xiàn)我又更深層次理解了有限元方法。
這次寫得是最簡(jiǎn)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(lán)色是輸出。主要是要區(qū)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(jì)算：
如圖是一個(gè)彈簧系統(tǒng)，單元節(jié)點(diǎn)信息如下，5節(jié)點(diǎn)受到一個(gè)強(qiáng)制位移20mm，明顯這是一個(gè)非齊次邊界條件問題。
Python編程輸入信息如下：
結(jié)果如下：
可以看到，輸出結(jié)果和書上的答案一致。
下面進(jìn)行ABAQUS模擬：
添加彈簧單元
添加邊界條件
顯示單元編號(hào)、節(jié)點(diǎn)編號(hào)如下所示，紅色表示單元編號(hào)，黃色是節(jié)點(diǎn)編號(hào)
ABAQUS計(jì)算結(jié)果如下：
首先是變形圖前后對(duì)比
反力云圖如下所示，基本和直接剛度法計(jì)算的結(jié)果一致
位移云圖如下所示，基本和直接剛度法計(jì)算的結(jié)果一致
整體剛度矩陣如下所示，因?yàn)?em>ABAQUS彈簧單元是三維的，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)自由度，15x15，原味的剛度矩陣如下
我們把剛度矩陣轉(zhuǎn)化為一維的，方便和編程的結(jié)果對(duì)比
從結(jié)果可以看出，ABAQUS的整體剛度矩陣和直接剛度法計(jì)算出來的整體剛度矩陣有些差異，如圖標(biāo)紅的所示。
那么在整體剛度矩陣上為什么ABAQUS會(huì)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(duì)不對(duì)呢？答案將在下一期揭曉。歡迎大家積極討論。
展開 上一個(gè)帖子鏈接：(一維彈簧單元的直接剛度方法)Python編程和ABAQUS結(jié)果對(duì)比
上一個(gè)帖子我們對(duì)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(xì)講一下其中的原理。
例子：還是上一個(gè)帖子的例子，它是一個(gè)非齊次邊界條件的單自由度彈簧系統(tǒng)。
我們知道這個(gè)公式:
在整個(gè)系統(tǒng)來看，此時(shí)
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(xiàn)在我們的目的是想求出U2,U3,U4 這三個(gè)位置位移，我們改寫一下這個(gè)線性方程組
然后移項(xiàng)化簡(jiǎn)
這時(shí)，我們可以刪掉U=0的行，以及對(duì)應(yīng)的 [K] 中的列
整理一下
再把求得的位移反帶入公式中
這個(gè)是解線性方程組的直接解法，利用了矩陣的變換，結(jié)果是精確解。在過程中我們發(fā)現(xiàn)，原來不可逆的【K】矩陣經(jīng)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(shí)候，我們的解法已經(jīng)介紹。然而，ABAQUS 運(yùn)用了補(bǔ)償法這一巧妙的解法。在邊界的節(jié)點(diǎn)上補(bǔ)償一個(gè)剛度為kb的彈簧，其中Kb為大剛度系數(shù)，具體在公式中體現(xiàn)如下
不用懷疑，理論來講，方程組中的未知數(shù)U2,U3,U4,F1x,F5x的結(jié)果沒變。這個(gè)時(shí)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(shè)我們?cè)O(shè)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(jié)果越精確。
此時(shí)再把{U}反帶入
求得{F}。
展開 <p> 彈簧單元有3種類型：接地彈簧（spring1）、兩結(jié)點(diǎn)彈簧（spring2）、軸向彈簧（springA）。</p><p> <strong>spring1</strong>，接地彈簧，一個(gè)結(jié)點(diǎn)在大地上，只需定義另一個(gè)結(jié)點(diǎn)；需要定義彈簧力的方向。</p><p> <strong> spring2</strong>，兩結(jié)點(diǎn)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(jié)點(diǎn)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(chuàng)建及設(shè)置方法（spring1可參照設(shè)置）。</p><p> 以圖文方式詳細(xì)描述每一步需要填寫的內(nèi)容及釋義，通過本使用教程，您將可以按教程詳細(xì)步驟一步步設(shè)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 彈簧振子的振動(dòng)是我們?cè)趯W(xué)習(xí)工作振動(dòng)力學(xué)和可靠性理論中最簡(jiǎn)單，最基礎(chǔ)的單元，掌握其理論基礎(chǔ)，并用abaqus仿真。
現(xiàn)將實(shí)例概述如下：質(zhì)量1噸的物體用彈簧和固定的甲板相連，彈簧的剛度k=2000N/m，阻尼系數(shù)c=17.89N·s/m,求最大位移。
1振動(dòng)力學(xué)的原理：
2利用MATLAB4級(jí)龍格庫(kù)塔得出以下結(jié)論：
最大位移位x=338mm
3利用ANSYS得出的結(jié)論
最大位移x=338mm
4用abaqus仿真設(shè)置和結(jié)論
這個(gè)例仿真對(duì)于初學(xué)者有三 個(gè)難點(diǎn)，第一個(gè)是彈簧的設(shè)置，第二個(gè)是初始速度的施加。第三個(gè)是分析步的設(shè)置。
a.裝備。將模型簡(jiǎn)化成兩個(gè)點(diǎn)，可以在裝配中直接做出來，兩點(diǎn)的距離不影響結(jié)果，為了觀察方便，距離要適當(dāng)?shù)脑龃蟆?b.分析步。分析步要設(shè)成兩步，第一步靜力學(xué)分析，第二步隱式動(dòng)力學(xué)分析。也可以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)增量步的大小，也可以不改變。
c.相互作用。設(shè)置彈簧的剛度、阻尼和慣性。其中彈簧的設(shè)置有兩種這里只介紹一種特殊設(shè)置（另一種也不是很復(fù)雜）。
d.載荷。這里要將左側(cè)的甲板固定住，限制他的六個(gè)自由度。并且施加初速度，這里要注意初學(xué)者容易將初速度在邊界條件中施加，這并不是正確的。要在預(yù)定場(chǎng)當(dāng)中施加。
c.網(wǎng)格。因?yàn)槟Ｐ鸵呀?jīng)簡(jiǎn)化成了兩個(gè)點(diǎn)，因此不必要在進(jìn)行網(wǎng)格劃分，直接提交作業(yè)。
d.可視化后處理
彈簧振子的位移曲線如圖，最大位移為338mm
5結(jié)論
最后，MATLAB數(shù)值仿真，ansys與abaqus結(jié)論相同。
本實(shí)例主要針對(duì)abaqus的初學(xué)者的彈簧振子的相關(guān)問題提供思路，由于水平有限，歡迎批評(píng)指正。Q:1035863272
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abaqus彈簧剛度設(shè)置的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
abaqus彈簧剛度設(shè)置的最新內(nèi)容
<p> 彈簧單元有3種類型：接地彈簧（spring1）、兩結(jié)點(diǎn)彈簧（spring2）、軸向彈簧（springA）。</p><p> <strong>spring1</strong>，接地彈簧，一個(gè)結(jié)點(diǎn)在大地上，只需定義另一個(gè)結(jié)點(diǎn)；需要定義彈簧力的方向。</p><p> <strong> spring2
大家好！
上一個(gè)帖子鏈接：(一維彈簧單元的直接剛度方法)Python編程和ABAQUS結(jié)果對(duì)比
上一個(gè)帖子我們對(duì)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(xì)講一下其中的原理。
例子：還是上一個(gè)帖子的例子，它是一個(gè)非齊次邊界條件的單自由度彈簧系統(tǒng)。
我們知道這個(gè)公式:
在整個(gè)系統(tǒng)來看，此時(shí)
所以我們可以寫出
***
大家好！
在學(xué)習(xí)《有限元方法基礎(chǔ)教程》過程中，通過自己編程實(shí)現(xiàn)有限單元法的數(shù)值解答，加深對(duì)理論的理解。這個(gè)在我去年的時(shí)候就已經(jīng)發(fā)過帖子了，但是沒有講解代碼，沒有和ABAQUS有限元軟件對(duì)比。這次發(fā)帖子就是想講解代碼以及和ABAQUS結(jié)果對(duì)比，發(fā)現(xiàn)我又更深層次理解了有限元方法。
這次寫得是最簡(jiǎn)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
彈簧振子的振動(dòng)是我們?cè)趯W(xué)習(xí)工作振動(dòng)力學(xué)和可靠性理論中最簡(jiǎn)單，最基礎(chǔ)的單元，掌握其理論基礎(chǔ)，并用abaqus仿真。
現(xiàn)將實(shí)例概述如下：質(zhì)量1噸的物體用彈簧和固定的甲板相連，彈簧的剛度k=2000N/m，阻尼系數(shù)c=17.89N·s/m,求最大位移。
1振動(dòng)力學(xué)的原理：
2利用MATLAB4級(jí)龍格庫(kù)塔得出以下結(jié)論：
最大位移位x=338mm
3利用
