ansys彈簧
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-03-07
ansys彈簧的視頻教程
基于hypermesh與ansys接口的彈簧強度仿真
本視頻通過hypermesh與ansys聯(lián)合仿真對彈簧強度進行仿真，讓學習ANSYS用戶親身體驗到在hypermesh的環(huán)境中如何學好ANSYS，在視頻中詳細介紹了hypermesh與ansys聯(lián)合仿真的基本流程，如何選擇單元，單元屬性，材料，創(chuàng)建邊界條件和載荷，希望該實例對ANSYS用戶有幫助
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ansys彈簧的實例教程
本期云講堂我們邀請到了李安民博士來為大家分享ANSYS彈簧單元的應(yīng)用與建模過程。
李安民博士：結(jié)構(gòu)工程專業(yè)高校教師，在讀博士研究生。從2009年開始從事有限元的應(yīng)用和教學，在國家科技支撐計劃、多項國家自然科學基金面上項目以及大量橫向課題中廣泛使用有限元進行仿真分析。長期進行有限元分析的咨詢工作。擅長土木方面的建筑物、構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)分析與教學。目前從事人工智能結(jié)合有限元在工程方面的應(yīng)用研究。
通過三個案例說明彈簧單元的應(yīng)用，再通過過一個完整計算實例演示一步一步地說明如何建立彈簧單元。
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展開 本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習彈簧三維模型的處理
2、學習靜力學分析步的建立
3、學習靜力學分析的邊界條件的施加
4、學習靜力學分析的載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 彈簧靜力學分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有的分析文件。
?
為了約束這極可能存在的剛性位移，我們需要給桿件施加弱彈簧，就是在梁的兩個端面節(jié)點和地面之間加上彈簧，該彈簧的剛度很小很小，一般只有梁單元彈性模量的百萬分之一，這樣，并不會對應(yīng)力和變形計算造成實質(zhì)的影響，但是卻可以防止可能存在的剛性位移。這就是ANSYS所采用的方式。
我們現(xiàn)在打開弱彈簧。
請查看上圖中的設(shè)置
首先，我們打開了弱彈簧。就是請ANSYS為我們加上弱彈簧。
接著，我們確定該彈簧的剛度是通過輸入因子的方式確定的。
最后，我們確定該因子是1，就是說，該彈簧的剛度是梁單元彈性模量的百萬分之一。
現(xiàn)在，重新計算。
計算完成后，出現(xiàn)了警告信息。
該警告信息與前面一致。只是說ANSYS已經(jīng)為我們添加了弱彈簧。但是并沒有錯誤信息。
查看變形結(jié)果
由于是對稱的拉伸，所以一邊是正向位移，一邊是負向位移，大小均為0.0025mm,這是對的。總的變形量是0.5mm，這與前面的計算一致。
應(yīng)力結(jié)果如下圖
可見，應(yīng)力也完全正確。
可見，施加弱彈簧以后，結(jié)果看不出有什么影響，但是沒有出錯信息出現(xiàn)。這就是弱彈簧的好處，既滿足了我們的需求，又使得計算可以進行。
那么，弱彈簧的剛度變大又會如何呢？
我們下面試著把弱彈簧的剛度增加到系統(tǒng)默認剛度的100萬倍。
計算并查看結(jié)果
則變形是
可見，位移發(fā)生了一些改變。
應(yīng)力是
在兩端面，應(yīng)力有些微的改變，大概是8%左右。
仔細查看左端面
我們可以看出，每個邊的中間點處，應(yīng)力集中。
至此我們可以明白，ANSYS是在每邊的中點處，施加了4根彈簧，而每根彈簧的剛度為我們所指定的剛度。對于另外一個端面也是如此，這樣,ANSYS共施加了8根彈簧。
顯然，由于施加的彈簧剛度過大，導致這里出現(xiàn)了應(yīng)力集中，這影響了我們的計算結(jié)果，這與實際情況是不符合的。
展開 生成K文件
參考文獻：
[1] 基于ANSYS的非線性彈簧振子動力學仿真
[2] ANSYS14.5/LS-DYNA非線性有限元分析實例指導教程
來源：CAE學習
下面介紹兩種方法：
方法一：弱彈簧Weak Springs。
求解前，點擊Analysis Settings，將Solver Controls中的Weak Springs設(shè)置為On，彈簧剛度設(shè)置為Program Controlled，開啟弱彈簧功能。然后求解。
求解過程中出現(xiàn)了一個警告：大體意思是物體可能會產(chǎn)生剛體運動，軟件把弱彈簧加上了。這樣，求解順利完成，觀察求解結(jié)果，應(yīng)力為1MPa，正確。
弱彈簧的作用原理是什么呢？我們觀察Solution Information的Geometry，發(fā)現(xiàn)軟件在端面的節(jié)點上，添加了Spring，分布在端面的8個頂點上，每個頂點3個，來約束每個頂點上節(jié)點的3個自由度。我們觀察Solution Information的Worksheet，發(fā)現(xiàn)求解過程中多了24個彈簧單元Combine14，證實了軟件在計算過程中，自動添加了彈簧單元完成了計算。
在Analysis Settings，我們將彈簧剛度設(shè)置為Program Controlled，軟件會將彈簧剛度設(shè)置為多少呢？我們將結(jié)構(gòu)導入到ANSYS經(jīng)典，在彈簧單元的實常數(shù)中，我們發(fā)現(xiàn)彈簧單元的剛度為0.00040000000000005N/mm，確實很弱，這樣來說，不僅解決了剛體運動的問題，而且不會對結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變結(jié)果造成實質(zhì)的影響。
在Analysis Settings，彈簧剛度設(shè)置方法除了Program Controlled，還有Factor和Mmanual兩種。
Factor：設(shè)置因子。其值等于Program Controlled標準值乘以你在Factor輸入的值。
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ansys彈簧的最新內(nèi)容
對于實際應(yīng)用中承受非線性彈簧單元Combin39的實際應(yīng)用。
在ANSYS Workbench里提供了兩種方法，一種是WB的雙向彈簧，輸入數(shù)據(jù)表格，其本質(zhì)上采用是LINK8單元進行模擬，而不是非線性彈簧combin39。
而利用Combin39單元，需要建立彈簧單元后，插入命令流來實現(xiàn)，對于只承受壓縮載荷的力-位移曲線，輸入到最后，是需要稍等小的正位移和正力數(shù)值。
示例
在ANSYS中設(shè)置彈簧-阻尼單元，假設(shè)測得某頻率下的動剛度K?=1000+j200?N/mm，那么儲能剛度K′=1000N/mm，直接輸入到COMBIN14的剛度參數(shù)中。損耗剛度K′′=200?N/mm，轉(zhuǎn)換為粘性阻尼系數(shù)C=K′/ω=200/2πf，需根據(jù)當前分析頻率 f 計算。（例如，在 f=50?Hz，C=0.64）
（添加V：fwz0703）
在ANSYS Workbench中經(jīng)常遇到法蘭或者箱體等產(chǎn)品，在其邊緣位置有很多的螺栓連接，如圖所示。
我們需要在對應(yīng)的螺栓孔位置添加螺栓，但是螺栓孔太多，一個一個添加累死人，有沒有一種簡單有效的方法呢？ansys的開發(fā)者想到了大家的困難，設(shè)置了一種方法。
在Ansys workbench
問題：
工程中兩個零部件之間經(jīng)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(shè)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
案例介紹了ANSYS workbench 彈簧靜力學分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有的分析文件。
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本期云講堂我們邀請到了李安民博士來為大家分享ANSYS彈簧單元的應(yīng)用與建模過程。
李安民博士：結(jié)構(gòu)工程專業(yè)高校教師，在讀博士研究生。從2009年開始從事有限元的應(yīng)用和教學，在國家科技支撐計劃、多項國家自然科學基金面上項目以及大量橫向課題中廣泛使用有限元進行仿真分析。長期進行有限元分析的咨詢工作。擅長土木方面的建筑物、構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)分析與教學。
圖1
壓縮機是空調(diào)主要的振動元器件，壓縮機主體通過底部的若干個橡膠腳墊安裝在壓縮機安裝框架上，壓縮機的振動主要通過兩個路徑傳遞給空調(diào)框架：1.通過橡膠墊傳遞給壓縮機安裝架然后進一步傳遞給整機；2.通過壓縮機的吸排氣管傳遞給整機。需要平衡兩個路徑，來平衡整機振動和管路振動，傳遞給管路振動能力較多時會增加管路泄漏的概率。
combin14單元
圖1 combin14單元圖示
combin14單元可以模擬1-D、2-D和3-D下具有軸向和旋轉(zhuǎn)剛度的彈簧。在hypermesh中可以為combin14單元設(shè)置3個關(guān)鍵字，如圖2分別是：
KeyOpt1，求解類型，默認為線性求解，但是當CV2阻尼參數(shù)不為零時必須設(shè)置為非線性求解類型；
KeyOpt2和KeyOpt3，設(shè)置不同維度時的自由度，默認下為
我們將結(jié)構(gòu)導入到ANSYS經(jīng)典，在彈簧單元的實常數(shù)中，我們發(fā)現(xiàn)彈簧單元的剛度為0.00040000000000005N/mm，確實很弱，這樣來說，不僅解決了剛體運動的問題，而且不會對結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變結(jié)果造成實質(zhì)的影響。
在Analysis Settings，彈簧剛度設(shè)置方法除了Program Controlled，還有Factor和Mmanual兩種。
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