ansys 彈簧單元的案例
北鯤云講堂 | 10月25日：ANSYS彈簧單元的應(yīng)用與建模過程
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(xué)，在國家科技支撐計劃、多項國家自然科學(xué)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(xué)。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 ANSYS中非線性彈簧單元39
考慮鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)滑移時，通常在鋼筋和混凝土的相應(yīng)結(jié)點之間設(shè)置聯(lián)結(jié)單元，為準(zhǔn)確地反映混凝土構(gòu)件的受力特性，可以采用ANSYS中三維非線性彈簧單元Combin39作為鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)單元，以模擬鋼筋-混凝土的粘結(jié)滑移關(guān)系。Combin39單元是一個具有非線性功能的彈簧單元，可對此單元輸入廣義的力-變形曲線以定義它的非線性行為。該單元包含2個節(jié)點，可用于一維、二維或三維的分析中，如圖1所示。鋼筋和混凝土的接觸面之間的相對移動有法向、縱向切向和橫向切向三個方向，為全面考慮鋼筋混凝土連接面上的相互作用，在鋼筋和混凝土連接面上在每一對對應(yīng)節(jié)點之間均分別建立三個非線性彈簧單元來模擬鋼筋與混凝土之間三個方向的相互作用。彈簧的模型如圖2所示。
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(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 命令。
ET,_sid,39,0,0,0,1
R,_sid,0.95,1,1.05,10000
3. 查看計算結(jié)果，當(dāng)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(qū)域不建議使用兩個重復(fù)的連接關(guān)系，即jiont連接和spring連接不要使用同一個區(qū)域。
? 本文對配合區(qū)域進行分段處理，中間為spring連接，兩側(cè)為jiont連接
? 使用Remote Point點創(chuàng)建連接，需要打開Beta選項。
? 這種等效方式并不能良好的反應(yīng)間隙配合位置的應(yīng)力狀態(tài)，需要校核配合區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài)還是需要使用接觸連接。
展開 hypermesh-ansys聯(lián)合仿真之彈簧單元2 ￥1
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。
hypermesh-ansys聯(lián)合仿真之彈簧單元1
圖10 建立左側(cè)節(jié)點約束
圖11 建立右側(cè)節(jié)點約束
完成上述過程之后就建立了x方向單自由度彈簧質(zhì)量系統(tǒng)，下面輸出ANSYS求解器的CDB文件，導(dǎo)入ANSYS-APDL進行求解模態(tài)，因為只有x方向自由度，所以只有一階固有頻率，通過理論計算公式可知固有頻率f=(k/m)^0.5/2π=15.915.
導(dǎo)入ANSYS求解發(fā)現(xiàn)求解得到的固有頻率與理論值一樣。
圖12 ANSYS固有頻率求解結(jié)果
基于ANSYS Workbench 2024R2的非線性彈簧combin39單元的模擬 ￥50
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。
求含有板單元、梁單元、質(zhì)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！！！！
【實用功能】ANSYS中的弱彈簧應(yīng)該怎么用？
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(dǎo)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(biāo)準(zhǔn)值乘以你在Factor輸入的值。
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(yīng)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(jié)合用戶手冊和項目經(jīng)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(jié)點之間的軸向彈簧，其作用線是連接兩個節(jié)點的線。在大位移分析中，這條作用線可能會發(fā)生旋轉(zhuǎn)。</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(zhuǎn)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(jié)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(yīng)用于土與結(jié)構(gòu)相互作用，例如樁基等。
展開 【NX Nastran單元庫】彈簧單元及動態(tài)響應(yīng)實踐
個人博客中的學(xué)習(xí)記錄
博客鏈接：
1 目標(biāo)·方法
2.1 Overview of 0D (Scalar) Elements
2.2～2.4 Spring, Damping, Mass elements
2A 彈簧、阻尼、質(zhì)量單元應(yīng)用
系統(tǒng)學(xué)習(xí)NX NASTRAN單元庫參考《Element Library Reference》中的0D（標(biāo)量）單元，結(jié)合SOL 111（模態(tài)頻率響應(yīng)）和SOL 112（模態(tài)瞬態(tài)響應(yīng)）對彈簧、阻尼、質(zhì)量等單元進行實踐應(yīng)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(jié)果。
例：彈簧串聯(lián)受外力作用，具體數(shù)值如下圖所示，求：a）總剛；b）節(jié)點2與節(jié)點3的位移；c）節(jié)點1的反力；d）彈簧內(nèi)力。
一、有限元法求解
步驟1：離散化
單元
節(jié)點i
節(jié)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，F(xiàn)2=0，F(xiàn)3=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(jié)點1反力F1與彈簧內(nèi)力f1、f2
取出相應(yīng)的方程可求得F1=-1000N，f1=1000N（拉），f2=1000N（拉）。
展開 
ABAQUS 彈簧單元的應(yīng)用
只有彈簧約束是不夠的，最上面圓盤會發(fā)生移動，因此要給最上面的圓盤添加 x，y 方向的位移約束。但是對于最下面的圓盤來說，如果采用新局部坐標(biāo)系下自由度為 1 的接地彈簧，則需要約束住 x，y 方向的位移，如果采用全局坐標(biāo)系下自由度為 3 的接地彈簧機，則不需要任何約束，三個方向的彈簧就相當(dāng)于一種約束了，我計算的兩種設(shè)置的分析結(jié)果是一樣的，大家可以試試。
下面劃分網(wǎng)格，設(shè)全局大小為 0.2,（或者自己設(shè)定你想要的精度），我選的 sweep 方法，S4R單元，最后 mesh 一下即可
最后，建立一個 job，提交，ok。
查看結(jié)果：
可以看到，最上面的圓盤向下壓縮，底部的圓盤也有微小變形。你可以使用動畫來觀察動態(tài)結(jié)果，看著彈簧向下壓縮還是挺好玩的
展開 patran中彈簧單元的長度問題
請賜教;
欲在一有限元模型中建立一彈簧單元附在一幾何直線上.在彈簧的彈性系數(shù)和方向確定的情況下.不知道,直線的長短(也就相應(yīng)于這一個彈簧單元的長短)對彈簧的屬性有沒有影響.也就是說,在5厘米的直線上面只建立一個線單元,定義屬性的時候剛度為A,方向為UX. 同樣若把直線畫成10厘米.但是還是只在上面建立一個彈性線單元,參數(shù)設(shè)置依然為剛度A,方向為UX.不知道這兩個彈簧是不是可以看成是同一(種)彈簧的建模.
ABAQUS彈簧單元應(yīng)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(wǎng)格劃分也會更規(guī)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(xué)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(yīng)用實例.pdf
Job-1.rar
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技術(shù)鄰?fù)扑]：
Abaqus 中創(chuàng)建零厚度cohesive單元的幾種方法
ABAQUS焊接模擬-移動熱源（DFLUX）-平板對接不帶生死單元圖文介紹
鋼管混凝土落錘實驗?zāi)M
展開 空氣彈簧單元生成方法
最近在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(wǎng)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(jié)點復(fù)制到excel表格中。每行有5個數(shù)字，第一個數(shù)字代表單元編號，后面四個代表這個單元所包含的節(jié)點編號。我們要做的就是把單元編號改掉，而節(jié)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(jié)點。新單元type=F3D4，這樣我們就有了與S4R共節(jié)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(tǒng)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(fù)。如圖2所示。
圖2
將F3D4單元編號和節(jié)點復(fù)制到INP文件中，并在開頭寫上關(guān)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(yù)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(jié)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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