ansys 彈簧支撐的案例
Ansys行業大講堂 | 平臺支撐下的仿真協同與設計優化
Ansys高度可擴展和可配置平臺解決方案可對工程業務進行仿真和優化，推動創新設計探索和產品性能提升，通過多物理場仿真、創建可擴展的仿真環境、以及提高工程協作等維度，極大地改善企業在設計、開發和運營新一代產品的方式。
6月19日，Ansys行業應用大講堂第六講『平臺支撐下的仿真協同與設計優化』將作為該系列的收官之作上線，歡迎大家報名參加！4月底全新開啟的系列Ansys行業應用大講堂——仿真體系建設驅動數字創新，以仿真體系建設為基礎，系統地剖析仿真技術在5G、電氣化、自動駕駛、物聯網等領域的前沿趨勢和成功案例。
第六講：
平臺支撐下的仿真協同與設計優化
主題簡介
仿真技術在產品研發過程被廣泛使用，其應用的深度和廣度都在不斷拓展。在仿真規模不斷擴大的情況下，如何支持數據管理與知識積累，協調仿真與設計、試驗等相關團隊間的數據流轉，規范其業務流程，實現仿真與研發創新過程的真正融合，成為行業領先企業需要探討的方向。企業級仿真平臺作為解決這一系列問題的不二之選，近年來得到了長足的發展。
針對仿真問題本身，面對產品設計日趨智能化/復雜化的挑戰，多物理多維度CAE和CAD軟件并存成為普遍現狀，工程師在軟件接口、技巧學習的時間投入日漸增加，如何實現仿真流程的集成、仿真標準化和自動化、多學科優化成為大家的關注點。
展開 【Ansys行業大講堂】平臺支撐下的仿真協同與設計優化
誠邀您參加Ansys多學科優化大會 （WOST 2020）！
Ansys多學科優化大會暨第十七屆Dynardo用戶大會將于6月25日-26日舉辦，免費注冊報名即可參與，歡迎積極報名參加，成功報名后獲取參會鏈接。
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【實際項目】基于ANSYS某超高層大型深基坑支撐結構內力計算分析
該區域典型地質剖面圖如下：
砂巖原狀斷面特寫圖如下：
本基坑平面較為規則，采用平面框架方法進行支撐結構的內力計算，支撐位置選取第二道支撐，軟件采用ANSYS。
相關結構構件尺寸如下：
環梁：1600mmX800mm
圍檁：1200mmX800mm
立柱：700mmX700mm
連系桿件：400mmX400mm\500mmX500mm
結構采用梁單元beam4進行模擬，邊界平行于XY平面考慮采用土彈簧進行模擬，土彈簧采用combin39,通過對單元關鍵項的設置以及F-D曲線的設置實現單向受壓功能。土彈簧地基反力系數根據經驗取值20MPa。
支撐結構整體平面布置如下所示：
支撐結構所受線荷載最后折算為340KN/m,加載示意圖如下：
結構約束圖：如下
結構內力計算結果
結構彎矩圖：
結構軸力圖：
結構剪力圖
結構位移云圖
從圖中可見，在棧橋與環梁和圍檁相連處桿件所受彎矩和軸力較大，此處桿件應進行加強設計。其余部分桿件可通過后處理提取內力值按構件設計方法進行截面配筋設計。
結語：基坑計算考慮的因素較多，目前尚沒有一套完整的體系來恒定計算結果是否正確，只能根據相應的工程經驗來判定。故在實際工程中，項目經驗尤為重要。
展開 Warning | 固定支撐約束在ANSYS有限元計算中的三大注意事項
固定支撐是在結構有限元中，大家最常用的一種約束條件。如圖1所示給出了設置固定支撐操作的方法。
圖1 設置固定支撐操作方法
固定支撐約束，可以應用在點，線和面特征上。固定支撐表示被約束為位置為剛性，但是在現實工程結構中，根本不存在完全剛性的約束，因此固定支撐約束是一種理想約束。在實際計算中，用戶應該注意以下幾點：
固定約束附近的應力不準確，不能作為產品強度評估的依據
這個理論依據是圣維南原理，其實固定約束是一種等效約束，它會約束附近的應力有顯著影響，但是遠離約束位置的應力時可信的。如圖2給出了拉伸載荷作用下的軸的有限元計算模型，該模型的截面積1.2503e-005m^2,軸力為10N，則軸向應力7.99e5Pa。
圖2 拉伸載荷作用下的軸的有限元計算模型
圖3給出了軸向應力云圖，通過計算結果發現，固定約束位置的應力明顯大于理論解答，而遠離固定支撐的位置與理論解基本一致，大約為7.96e5Pa，但是目前固定支撐約束的影響范圍，目前還無法通過理論確定，因此在工程應用中，需要進行數據對比確定合理的計算結果。
圖3 軸向應力云圖
固定支撐約束附近不要進行網格細化
因為隨著網格細化，固定支撐約束位置的應力是奇異的。如圖4給出了多次細化后的軸向應力云圖，由圖可知，細化后，固定支撐約束位置的應力迅速上升。
展開 
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-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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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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展開 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
!
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滑移時，通常在鋼筋和混凝土的相應結點之間設置聯結單元，為準確地反映混凝土構件的受力特性，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單元，以模擬鋼筋-混凝土的粘結滑移關系。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節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，就是在梁的兩個端面節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，并不會對應力和變形計算造成實質的影響，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。
我們現在打開弱彈簧。
請查看上圖中的設置
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。
現在，重新計算。
計算完成后，出現了警告信息。
該警告信息與前面一致。只是說ANSYS已經為我們添加了弱彈簧。但是并沒有錯誤信息。
查看變形結果
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。
應力結果如下圖
可見，應力也完全正確。
可見，施加弱彈簧以后，結果看不出有什么影響，但是沒有出錯信息出現。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默認剛度的100萬倍。
計算并查看結果
則變形是
可見，位移發生了一些改變。
應力是
在兩端面，應力有些微的改變，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，導致這里出現了應力集中，這影響了我們的計算結果，這與實際情況是不符合的。
展開 hypermesh-ansys聯合仿真之彈簧單元1
圖10 建立左側節點約束
圖11 建立右側節點約束
完成上述過程之后就建立了x方向單自由度彈簧質量系統，下面輸出ANSYS求解器的CDB文件，導入ANSYS-APDL進行求解模態，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.
導入ANSYS求解發現求解得到的固有頻率與理論值一樣。
圖12 ANSYS固有頻率求解結果
