ANSYS建模彈簧的案例
北鯤云講堂 | 10月25日：ANSYS彈簧單元的應用與建模過程
本期云講堂我們邀請到了李安民博士來為大家分享ANSYS彈簧單元的應用與建模過程。
李安民博士：結構工程專業高校教師，在讀博士研究生。從2009年開始從事有限元的應用和教學，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、構筑物的結構分析與教學。目前從事人工智能結合有限元在工程方面的應用研究。
通過三個案例說明彈簧單元的應用，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 SolidWorks建模練習（50）：不規則彈簧
最終結果如下圖所示：
方法：
1.點擊“插入”-“曲面”-“旋轉曲面”，選擇前視基準面作為草繪平面，繪制如下圖所示的草圖。
點擊勾號完成。
2.點擊草圖，在上視圖基準面繪制如下圖所示的草圖。
3.再次點擊草圖，在前視圖基準面繪制如下圖所示的草圖。
4.點擊“插入”-“曲面”-“掃描曲面”，選擇草圖2作為掃描的路徑，選擇草圖3作為掃描的輪廓，方向/扭轉控制設置為“沿路徑扭轉”，旋轉5圈，如下圖所示，點擊勾號完成。
5.點擊圓周陣列，選擇上一步創建的掃描特征作為陣列對象，陣列數量為4。
點擊勾號完成。
6.點擊3D草圖，通過“交叉曲線”命令創建出如下圖所示的曲線，即步驟1的旋轉特征和步驟的掃描特征的交線。
7.創建基準平面1，如下圖所示。
8.點擊草圖，在上一步創建的基準平面上繪制如下圖所示的草圖。
9.點擊掃描，選擇3D草圖1作為掃描的路徑，選擇上一步創建的草圖（草圖5）作為掃描的輪廓，點擊勾號完成。
掃描完成。
10.完成。
展開 用SolidWorks建模一個彈簧夾子
要移動的實體：上一步復制出的實體
配合：粉色面、彈簧的圓邊線
13.組合，把3個實體組合成一個。
14.圓頂。
15.添加個外觀——噴砂鉻。（在開啟RealVieW后才有金屬效果，RealVieW要使用SW指定的顯卡才能開啟，或者破解后也能開啟）
16.選一個布景。
17.顯示樣式——上色。
18.完成，也可以換換其他顏色。
【技術應用】具有壓力相關多孔介質系數的彈簧安全閥建模示例
摘要
在CFD分析中如何對閥的開閉過程進行建模？本文基于Simcenter STAR-CCM+軟件介紹一種使用多孔介質模型對彈簧安全閥進行建模的方法。該介質的阻力系數隨閥門上游壓力的變化而變化，以模擬彈簧安全閥的可變開度。
內容
泄壓閥是一種非常常見
的裝置，存在于各種流體系統中，其目的是通過允許部分流體排放到外部環境中來防止此類系統的過度增壓。
一些泄壓閥是專為一次性使用而設計的，即當達到臨界壓力時，其中一個部件（即爆破片）會破裂，從而導致流體泄漏，如果發生這種情況，則需要更換。
大多數情況下，它們是彈簧加載閥，以可控的方式將流體排出系統：閥噴嘴在克服彈簧壓力的預定壓力下開始打開，并隨著系統壓力的增加而逐漸打開，反之亦然。
在Simcenter STAR-CCM+中，可以使用DFBI模型對代表閥門的質量彈簧阻尼器系統進行建模，但由于這涉及網格運動，計算量會變得比較大（時間步長和網格運動穩定性考慮），特別是當模擬不主要關注閥門開閉的過程而是關注閥門打開后流體的擴散時，運用動網格技術來實際模擬閥門的運動就不太容易工程化。
在這篇文章中，提出了一種更簡單的方法，使用多孔介質模型來近似閥門的行為。其想法是將閥門建模為伯努利方程中的局部壓降，并具有相關的損失系數（Kloss）。
展開 
汽車鋼板彈簧多體動力學建模及動特性仿真研究
用ADAMS 做的，汽車鋼板彈簧多體動力學建模及動特性仿真研究 很不錯！
ANSYS workbench 彈簧靜力學分析 ￥10
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所有的分析文件。
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hypermesh二次開發之彈簧建模參數化，支持hypermesh11 hypermesh12等版本 ￥49
源文件不加密，可自行打開查看和修改定制
基于NX Motion的高壓斷路器及彈簧操動機構動力學建模與仿真研究 ￥3500
彈簧操動機構是以彈簧為動力元件實現斷路器合閘及分閘動作的操動機構。彈簧操動機構主要由儲能模塊、傳動執行機構（凸輪機構）、合分閘脫扣及聯鎖部分構成。由于彈簧機構構造復雜、部件及傳動環節眾多，難以按照傳統的方法，建立其動力學方程組，再用數值求解方法求解得到其運動學及動力學特性。因此，利用UG等CAD軟件建立其三維數字虛擬樣機，并利用NX Motion等多體動力學軟件對其進行運動學及動力學仿真分析，同時通過對其物理樣機的試驗驗證修正，可較為簡單的得到其運動學及動力學特性，從而為彈簧操動機構的進一步優化設計、以及對其進行狀態監測及故障診斷等提供必要的理論依據和技術支持。
1高壓斷路器彈簧操動機構動力學模型的建立及驗證
1.1建立虛擬樣機
1.2.1工作環境設置（連桿及材料屬性設置）
XXX。。。。。。（見付費）
1.2.2添加運動副約束及驅動
XXX。。。。。。（見付費）
1.2.3施加載荷
1.3仿真解算及其結果
1.3.1仿真解算方案屬性設置
XXX。。。（見付費）
1.3.2仿真結果
分閘.avi
合閘.avi
2 物理樣機試驗驗證
2.1試驗設備準備
2.2試驗工況及相關安排
2.3試驗操作及結論
展開 hypermesh-ansys聯合仿真之彈簧單元2 ￥1
圖1
壓縮機是空調主要的振動元器件，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。
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 ANSYS Workbench中批量建立螺栓的方法+批量建立彈簧的方法
相同的方法可以批量生成彈簧，如圖所示
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更多精彩文章，下載過去的案例經驗目錄：
2017~2021大龍貓文章經驗總結統計.pdf
2021~2023大龍貓文章經驗總結統計.pdf
2023~2025大龍貓文章經驗總結統計.pdf
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ansys workbench中非線性彈簧的定義
大家好，我是做可傾瓦軸承的，現在我需要在模型里面添加非線性彈簧，請問大家有會的嗎？可以指導我一下嗎？我的qq是2298755080，可不可以幫我一下呢
【實用功能】ANSYS中的弱彈簧應該怎么用？
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設置為On，彈簧剛度設置為Program Controlled，開啟弱彈簧功能。然后求解。
求解過程中出現了一個警告：大體意思是物體可能會產生剛體運動，軟件把弱彈簧加上了。這樣，求解順利完成，觀察求解結果，應力為1MPa，正確。
弱彈簧的作用原理是什么呢？我們觀察Solution Information的Geometry，發現軟件在端面的節點上，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點的3個自由度。我們觀察Solution Information的Worksheet，發現求解過程中多了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，我們將彈簧剛度設置為Program Controlled，軟件會將彈簧剛度設置為多少呢？我們將結構導入到ANSYS經典，在彈簧單元的實常數中，我們發現彈簧單元的剛度為0.00040000000000005N/mm，確實很弱，這樣來說，不僅解決了剛體運動的問題，而且不會對結構的應力應變結果造成實質的影響。
在Analysis Settings，彈簧剛度設置方法除了Program Controlled，還有Factor和Mmanual兩種。
Factor：設置因子。其值等于Program Controlled標準值乘以你在Factor輸入的值。
展開 ANSYS在片彈簧設計中的應用
ANSYS在片簧設計中的應用.pdf
問題：設一種復雜形狀的片彈簧，t=0.3，h=0.5，選用鈹青銅片，彈性模量為1.33e5，泊松比0.3；一端固定，另一端作鉸鏈式固定，片彈簧的長度為60，中心受2N的力，求其變形圖及最大彎曲應力。
詳見附件
ANSYS中如何實現單向彈簧的模擬
ANSYS中如何實現單向彈簧的模擬
在前面幾期的文章中，本人介紹了在ANSYS中如何實現彈性地基的模擬，其中既使用了本身可以設置彈性地基剛度的特殊單元，也采用了彈簧單元來間接實現。然而一個不可避免的現象便是在實際中，其實有很多情況下地基是既受拉又受壓的，如果繼續采用特殊單元，則不能考慮這點。也即是這些特殊的單元無法考慮單向受壓的情況，例如在隧道二次襯砌分析中，外部等效圍巖就不能使用這些特殊單元。
在前面一期中也介紹了如何使用combin39單元來實現彈性地基的模擬，使用該單元的一個好處便是可以考慮單向作用。本文就簡單介紹如何使用該單元實現單向彈簧的模擬。
要利用該單元實現單向彈簧，首先要讀懂該單元各個單元關鍵項的意思，該單元有很多關鍵項，不同的設置會有不同的單元表現。該單元一共有八種單元表現，羅列如下：
從上述單元表現可見，第B種和第e種情況可實現單向彈簧的功能，這兩者的主要區別在于一個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段平行。
細心的同學可以發現，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，如果要實現我們口中所謂的單向受壓，則需要一定的建模技巧。
為驗證該單元的單向功能，下面我們做一個小實驗。
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
!
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