彈簧單元 ANSYS
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
彈簧單元 ANSYS的視頻教程
ABAQUS讀懂彈簧/非線性彈簧單元——“小而精”的Spring element
ABAQUS中的彈簧單元很雞肋？不會用？no no no~ 別焦慮，讓喵星人結(jié)合用戶手冊和項(xiàng)目經(jīng)歷將彈簧單元抽絲剝繭！
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HyperMesh+LS-DYNA_1D彈簧單元_具有初始壓縮量_輸出彈簧力
本課程講解如何設(shè)置具有初始壓縮量的彈簧，并輸出彈簧所受的力。 課程中模型K文件可以提交運(yùn)算并求解。
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彈簧單元 ANSYS的實(shí)例教程
圖1
壓縮機(jī)是空調(diào)主要的振動(dòng)元器件，壓縮機(jī)主體通過底部的若干個(gè)橡膠腳墊安裝在壓縮機(jī)安裝框架上，壓縮機(jī)的振動(dòng)主要通過兩個(gè)路徑傳遞給空調(diào)框架：1.通過橡膠墊傳遞給壓縮機(jī)安裝架然后進(jìn)一步傳遞給整機(jī)；2.通過壓縮機(jī)的吸排氣管傳遞給整機(jī)。需要平衡兩個(gè)路徑，來平衡整機(jī)振動(dòng)和管路振動(dòng)，傳遞給管路振動(dòng)能力較多時(shí)會增加管路泄漏的概率。
問題：
工程中兩個(gè)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(yùn)動(dòng)位移。
計(jì)算步驟：
1. 在間隙配合位置，建立jiont連接，放開X向平動(dòng)自由度。
2. 在間隙配合位置，建立spring連接，同時(shí)插入Commands 命令。
ET,_sid,39,0,0,0,1
R,_sid,0.95,1,1.05,10000
3. 查看計(jì)算結(jié)果，當(dāng)運(yùn)動(dòng)至0.95mm后spring彈簧剛度值陡增限制了X向運(yùn)動(dòng)。
建議：
? 同一個(gè)連接區(qū)域不建議使用兩個(gè)重復(fù)的連接關(guān)系，即jiont連接和spring連接不要使用同一個(gè)區(qū)域。
? 本文對配合區(qū)域進(jìn)行分段處理，中間為spring連接，兩側(cè)為jiont連接
? 使用Remote Point點(diǎn)創(chuàng)建連接，需要打開Beta選項(xiàng)。
? 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 彈簧單元一直是ANSYS中使用頻率較高的單元，尤其是非線性彈簧單元combin39, 39單元功能較多，單元選項(xiàng)設(shè)置復(fù)雜，在很多方面都有其獨(dú)特的運(yùn)用，今天水哥介紹下39單元比較特殊的一面，也即單元的單向行為。
所謂單向行為，也即單元的單向受壓或者單向受拉，在土木地下結(jié)構(gòu)計(jì)算領(lǐng)域，單向彈簧的使用頻率最高，常常用于其模擬彈性地基，等效圍巖等。
要利用該單元實(shí)現(xiàn)單向彈簧，首先要讀懂該單元各個(gè)單元關(guān)鍵項(xiàng)的意思，該單元有很多關(guān)鍵項(xiàng)，不同的設(shè)置會有不同的單元表現(xiàn)。該單元一共有八種單元表現(xiàn)，羅列如下：
從上述單元表現(xiàn)可見，第B種和第e種情況可實(shí)現(xiàn)單向彈簧的功能，這兩者的主要區(qū)別在于一個(gè)是卸載路徑與原加載路徑相同，一種是卸載路徑與加載路勁的原點(diǎn)段平行。
細(xì)心的同學(xué)可以發(fā)現(xiàn)，這兒combin39所謂的單向是指受拉單向，也即是該單元只提供單向受拉的功能，如果要實(shí)現(xiàn)我們口中所謂的單向受壓，則需要一定的建模技巧。
為驗(yàn)證該單元的單向功能，下面我們做一個(gè)小實(shí)驗(yàn)。
命令流如下：
finish
/clear
/prep7
et,1,combin39
!Z方向的單向彈簧
keyopt,1,4,0
keyopt,1,3,3
keyopt,1,1,0
keyopt,1,2,1
n,1
n,2,0,0,1.0
!彈簧的初始彈性模量為100
r,1,0.1,100*0.1
e,1,2
d,1,all,0
allsel,all
!
展開 考慮鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)滑移時(shí)，通常在鋼筋和混凝土的相應(yīng)結(jié)點(diǎn)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(gè)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(gè)節(jié)點(diǎn)，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(dòng)有法向、縱向切向和橫向切向三個(gè)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(diǎn)之間均分別建立三個(gè)非線性彈簧單元來模擬鋼筋與混凝土之間三個(gè)方向的相互作用。彈簧的模型如圖2所示。
展開 圖10 建立左側(cè)節(jié)點(diǎn)約束
圖11 建立右側(cè)節(jié)點(diǎn)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(jìn)行求解模態(tài)，因?yàn)橹挥衳方向自由度，所以只有一階固有頻率，通過理論計(jì)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
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彈簧單元 ANSYS的最新內(nèi)容
基于ansys apdl建立單元截面分層的材料參數(shù)
建立的截面，多少段，多少個(gè)自定義截面
Ansys Workbench ACT插件，由窗口選中體單元，提取體積和表面積，計(jì)算幾何特征尺寸
問題：
在FKM關(guān)于結(jié)構(gòu)疲勞評估計(jì)算方法中指出：零部件特征尺寸，影響疲勞結(jié)果評估。原因是材料的應(yīng)力壽命曲線是由標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行試驗(yàn)測試獲得的。當(dāng)零部件的特征尺寸與測試樣件不一致時(shí)，需要考慮零部件的特征尺寸這一因素。（一般而言，當(dāng)零部件的尺寸大于材料標(biāo)準(zhǔn)測試樣件時(shí)，零部件的表面或內(nèi)部缺陷發(fā)生的概率會增加
對于實(shí)際應(yīng)用中承受非線性彈簧單元Combin39的實(shí)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(jìn)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(shí)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。
Adams接觸單元的彈簧力和阻尼力的快速繪圖7個(gè)月前
簡介
應(yīng)用Adams進(jìn)行兩個(gè)部件的接觸定義一般分為兩種方法，分別為函數(shù)法和幾何接觸定義法。幾何接觸定義法相對于函數(shù)法，應(yīng)用更為廣泛。而應(yīng)用幾何接觸法定義時(shí)，接觸參數(shù)（接觸剛度、接觸阻尼、接觸指數(shù)以及最大滲入深度）的定義是否合理，一般是通過接觸力組成部分（彈簧力和阻尼力）的占比關(guān)系來判定。但由于Adams后處理沒有預(yù)定義的接觸彈簧力和接觸阻尼力輸出，而用戶自行建立相應(yīng)的輸出，又十分麻煩。
<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(rèn)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(xiàng)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> 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
<p> Ansys Rocky 是一款行業(yè)領(lǐng)先的離散單元法（DEM）軟件，主要用于模擬顆粒和不連續(xù)材料的運(yùn)動(dòng)，可快速準(zhǔn)確地模擬顆粒流，在多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。可應(yīng)用于石油和天然氣、農(nóng)業(yè)、制藥、采礦等多個(gè)行業(yè)，用于模擬輸送機(jī) chute、磨機(jī)、混合器等物料處理設(shè)備中的顆粒流動(dòng)行為，幫助工程師優(yōu)化設(shè)備設(shè)計(jì)，提高工藝效率，降低成本。例如，Sub-Zero
問題：
前文在Ansys workbench中使用ACT方式增加了element Faces的反向選擇功能。但是在使用過程中感覺，還是有些不方便，所以對程序進(jìn)行了部分更新。主要是增加了一項(xiàng)對實(shí)體幾何邊的element Faces轉(zhuǎn)換功能。
結(jié)果示例：
實(shí)現(xiàn)過程簡要如下：
? 通過選擇實(shí)體幾何邊，利用convert to 功能轉(zhuǎn)為與幾何邊相關(guān)聯(lián)的單元。
? 再將單元轉(zhuǎn)為節(jié)點(diǎn)
問題：
Ansys workbench的框選功能只能按住Ctrl增加選項(xiàng)，卻沒有反向選擇框選減少的功能！！！
Ansys workbench的connect創(chuàng)建連接非常方便，但是很多時(shí)候幾何面的區(qū)域和實(shí)際想要做連接的區(qū)域大相徑庭。這個(gè)時(shí)候一個(gè)較好的連接區(qū)域選擇方法是使用element Faces進(jìn)行連接區(qū)域的定義。但是遺憾的是ansys workbench的框選功能也是不咋滴，單元選擇較為麻煩
通過節(jié)點(diǎn)法建立的橋梁模型
靜力分析的前12階模態(tài)
