ansys弱彈簧模擬地面的案例
【實(shí)用功能】ANSYS中的弱彈簧應(yīng)該怎么用？
在本例中，弱彈簧功能（Weak Springs）幫助我們避免了剛體運(yùn)動(dòng)，完成了計(jì)算，是不是就意味著只要出現(xiàn)了剛體運(yùn)動(dòng)，就可以使用弱彈簧功能（Weak Springs）呢？答案是否定的。分析中若使用了弱彈簧，在求解完成以后，我們要插入一個(gè)Force Reaction的Probe，用來探測弱彈簧的支反力，以表征這個(gè)弱彈簧對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響。設(shè)置方法如下：
提取支反力結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)，弱彈簧產(chǎn)生的總體支反力僅為1.13e-12N，可以忽略不計(jì)，所以，該結(jié)構(gòu)使用弱彈簧是沒有問題的。在此，筆者也提醒一句，
弱彈簧若非必需，則不用，盡量在結(jié)構(gòu)上想辦法來防止剛體位移。
方法二：使用固定約束等效其中的一個(gè)力F。
我們知道，如果只看受力，可將該結(jié)構(gòu)等效為下圖所示結(jié)構(gòu)，此時(shí)約束一端的支反力依然為F。
我們將
Step3：載荷及邊界條件設(shè)置為一端受拉，一端為固定約束。關(guān)掉弱彈簧，然后求解。
提取應(yīng)力結(jié)果，除固定約束處存在應(yīng)力奇異外，其余位置應(yīng)力依然為1MPa。
至此，本文結(jié)束。
展開 ANSYS WORKBENCH中弱彈簧的含義
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(gè)端面節(jié)點(diǎn)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(huì)對(duì)應(yīng)力和變形計(jì)算造成實(shí)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(qǐng)查看上圖中的設(shè)置
首先，我們打開了弱彈簧。就是請(qǐng)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(jì)算。
計(jì)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(cuò)誤信息。
查看變形結(jié)果
由于是對(duì)稱的拉伸，所以一邊是正向位移，一邊是負(fù)向位移，大小均為0.0025mm,這是對(duì)的。總的變形量是0.5mm，這與前面的計(jì)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(cuò)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(jì)算可以進(jìn)行。
那么，弱彈簧的剛度變大又會(huì)如何呢？
我們下面試著把弱彈簧的剛度增加到系統(tǒng)默認(rèn)剛度的100萬倍。
計(jì)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(xì)查看左端面
我們可以看出，每個(gè)邊的中間點(diǎn)處，應(yīng)力集中。
至此我們可以明白，ANSYS是在每邊的中點(diǎn)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(duì)于另外一個(gè)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(dǎo)致這里出現(xiàn)了應(yīng)力集中，這影響了我們的計(jì)算結(jié)果，這與實(shí)際情況是不符合的。
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(gè)零部件之間經(jīng)常會(huì)有配合間隙，Ansys Workbench中可以使用combin39號(hào)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(duì)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 ANSYS中如何實(shí)現(xiàn)單向彈簧的模擬
ANSYS中如何實(shí)現(xiàn)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(shí)現(xiàn)彈性地基的模擬，其中既使用了本身可以設(shè)置彈性地基剛度的特殊單元，也采用了彈簧單元來間接實(shí)現(xiàn)。然而一個(gè)不可避免的現(xiàn)象便是在實(shí)際中，其實(shí)有很多情況下地基是既受拉又受壓的，如果繼續(xù)采用特殊單元，則不能考慮這點(diǎn)。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(shí)現(xiàn)彈性地基的模擬，使用該單元的一個(gè)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(shí)現(xiàn)單向彈簧的模擬。
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(huì)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 
基于ANSYS Workbench 2024R2的非線性彈簧combin39單元的模擬 ￥50
對(duì)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(duì)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。
