ABAQUS彈簧
關注創建者：學有所長 創建時間：2023-03-21
ABAQUS彈簧的視頻教程
螺旋彈簧網格劃分（hypermesh）、強度剛度（abaqus）、疲勞計算（ncode）
螺旋彈簧網格劃分（hypermesh） abaqus彈簧有限建模與求解 彈簧后處理(強度、剛度、干涉） abaqus中疲勞工況的建立 彈簧的疲勞分析ncode流程 彈簧參數化UG
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ABAQUS彈簧的實例教程
1、原長100mm、剛度10N/mm的彈簧水平放置，一端固支，另一端掛1kg的物體。研究彈簧在有預緊力的情況下的受力及振動情況。
2、工況：
初始時彈簧已伸長10mm，即彈簧有100牛的張緊力，建模時彈簧長度為110mm。用三個靜力分析和一個動力學分析演示及驗證彈簧預緊力的存在、作用及振動特性。
1）靜力分析——彈簧掛物體端有沿彈簧軸向-20mm的位移；
2）靜力分析——彈簧掛物體端無載荷；
3）靜力分析——彈簧掛物體端有沿彈簧軸向20mm的位移；
4）動力學分析——彈簧振子自由振動。
3、本例使用Reference Length定義彈簧原長。
4、詳細步驟
Abaqus彈簧預緊力及彈簧振子振動簡單實例-kxh.part1.rar
Abaqus彈簧預緊力及彈簧振子振動簡單實例-kxh.part2.rar
Abaqus彈簧預緊力及彈簧振子振動簡單實例-kxh.part3.rar
Abaqus彈簧預緊力及彈簧振子振動簡單實例-kxh.part4.rar
展開 建好后，用partition命令分割成如下圖所示，這樣比較好加彈簧，網格劃分也會更規則。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彈簧單元應用實例.pdf
Job-1.rar
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展開 這個在我去年的時候就已經發過帖子了，但是沒有講解代碼，沒有和ABAQUS有限元軟件對比。這次發帖子就是想講解代碼以及和ABAQUS結果對比，發現我又更深層次理解了有限元方法。
這次寫得是最簡單的模型：一維線彈簧單元。采用的是直接剛度法求解。
直接剛度法的求解思路如下所示，其中粉紅色的是輸入，淡藍色是輸出。主要是要區分齊次邊界條件和非齊次邊界條件，非齊次邊界條件的話就要修改【F】。
下面將貼出我用python寫得一維彈簧單元的直接剛度法：
例子計算：
如圖是一個彈簧系統，單元節點信息如下，5節點受到一個強制位移20mm，明顯這是一個非齊次邊界條件問題。
Python編程輸入信息如下：
結果如下：
可以看到，輸出結果和書上的答案一致。
下面進行ABAQUS模擬：
添加彈簧單元
添加邊界條件
顯示單元編號、節點編號如下所示，紅色表示單元編號，黃色是節點編號
ABAQUS計算結果如下：
首先是變形圖前后對比
反力云圖如下所示，基本和直接剛度法計算的結果一致
位移云圖如下所示，基本和直接剛度法計算的結果一致
整體剛度矩陣如下所示，因為ABAQUS彈簧單元是三維的，每一個節點有3個自由度，15x15，原味的剛度矩陣如下
我們把剛度矩陣轉化為一維的，方便和編程的結果對比
從結果可以看出，ABAQUS的整體剛度矩陣和直接剛度法計算出來的整體剛度矩陣有些差異，如圖標紅的所示。
那么在整體剛度矩陣上為什么ABAQUS會和直接剛度法的整體剛度矩陣有差異呢，到底ABAQUS的整體剛度矩陣對不對呢？答案將在下一期揭曉。歡迎大家積極討論。
展開 彈簧單元是ABAQUS的特殊功能單元，可以直接定義結點受到的力與結點（相對）位移的關系，所以彈簧單元可以方便的表達一些界面接觸特性。彈簧的種類：按照本構分，彈簧單元可分為線性（linear）彈簧和非線性（nonlinear）彈簧。按照彈簧力的方向及彈簧幾何特點，又可以分為接地彈簧（spring1），兩結點彈簧（spring2），軸向彈簧（springa）。
線性（linear）彈簧可以通過CAE定義，非線性（nonlinear）彈簧則需要修改或者寫inp 文件。spring1，接地彈簧，該彈簧的一個結點（隱含的，不需要定義）是不動的，另一個結點定義在我們需要約束的節點上。彈簧力的方向，即被約束自由度方向，需要我們定義，既可以在整體坐標系下定義，又可以在結點局部坐標系下定義（查看orientation）。
spring2，兩結點彈簧，彈簧力的方向同上。
springa，軸向彈簧，彈簧力的方向由兩結點的連線方向確定。
另外注意：spring1，spring2可以約束轉角自由度，即抗扭彈簧，而springa不可以。
本案例主要講述如何在ABAQUS中創建接地彈簧（spring1）、軸向彈簧（springa）。購買本案例的朋友附件中同時贈送了非線性接地彈簧的創建模型。
彈簧變形動畫
ABAQUS中spinga彈簧及接地彈簧的創建
ABAQUS中有限元分析結果
展開 建好后，用 partition 命令分割成如下圖所示，這樣比較好加彈簧，網格劃分也會更規則。兩個圓盤平行，相距 5m，用彈簧單元連接。
圓盤選擇 3D——Deformable——shell——planar，然后用畫圓的命令畫一個半徑 0.5m的圓盤即可。重復上述操作，畫出第二個圓盤。
進入 property 模塊，設置圓盤的材料參數：模型采用線彈性即可，最簡單方便，參數如下：彈性模量 2e11， 泊松比 0.2。
然后，建立截面，賦予截面，模型變為綠色，表示已經將定義的截面賦予了圓盤。注意：兩個圓盤都要賦予。
Assembly 是比較關鍵的一步，在這一步中將使兩個圓盤距離變為 5m（最初建模時是疊加在一起的，當然也可以建模時就設定好距離，但是這樣比較麻煩，個人覺得還是用 assembly更加直觀方便）。
創建一個 instance ，把兩個 part 都選中，此時兩個 part 是重疊的，點擊 ok。用平移按鈕 ，只要移動圓盤上一個點的坐標，就可以實現整個圓盤的平移，具體操作為：選中一個圓盤，輸入要移動的點的坐標（0,0,0），如下圖：
再輸入平移后的坐標（0,0,5），平移完成如下圖
進入 step 模塊，建立一個 step，static，一切選擇默認即可。
接下來要在兩個圓盤之間用彈簧連接。進入 interaction 模塊，選擇工具條中的 Special——Springs/Dashpots，創建新的彈簧。ABAQUS 里面的彈簧有兩點間的彈簧和接地的彈簧，這里我們選擇兩點間的彈簧，如下圖
然后軟件讓你選擇彈簧的第一個點和第二個點，由于我們事先已經分割好 part 了，就直接對應的添加就行了。
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</p><p>SPRING2是應用最廣泛的彈簧單元，由于abaqus不提供線單元鋼筋與實體單元混凝土間的粘結滑移作用，因此必須通過建立彈簧單元或者連接器單元實現兩者間的粘結滑移。因此彈簧能夠在鋼筋混凝土的精細化有限元分析中大放異彩。
<p> 彈簧單元有3種類型：接地彈簧（spring1）、兩結點彈簧（spring2）、軸向彈簧（springA）。</p><p> <strong>spring1</strong>，接地彈簧，一個結點在大地上，只需定義另一個結點；需要定義彈簧力的方向。</p><p> <strong> spring2
導讀
彈簧作為機械設計中常見的零件，對于標準彈簧的設計和剛度系數的計算也有比較成熟的標準，但是，對于異形彈簧，這些標準就沒有了用武之地，在這種情況下使用有限元方法不失為另一個選擇，以下案例中我們將使用Abaqus對三角形彈簧進行計算。
ABAQUS軟件批量彈簧連接代碼（可修改距離誤差）＋使用視頻（10分鐘自己錄制）
贈送：
ABAQUS鄰近點匹配算法批量建立連接器單元_模擬鋼筋混凝土粘結滑移，教學視頻＋代碼
其他批量連接代碼
處圖標選擇通過偏移形成參考點，通過參考點RP偏移1000mm生成3處參考點
3.導入點部件進行裝配
4.在分析步模塊建立線性攝動求解類型，頻率求解分析步
5.采用Lanczos求解，頻率求解值設為1即可
6.在相互作用模塊對基準點建立參考點1，即RP-1
7.在上欄special中的彈簧模塊建立兩點之間的彈簧
8.設置彈簧剛度
彈簧作為機械設計中常見的零件，對于標準彈簧的設計和剛度系數的計算也有比較成熟的標準，但是，對于異形彈簧，這些標準就沒有了用武之地，在這種情況下使用有限元方法不失為另一個選擇，以下案例中我們將使用Abaqus
2. 3 錐形彈簧的有限元仿真分析及結構優化
運用Abaqus軟件對錐形彈簧進行仿真分析以指導其結構優化。根據錐形彈簧主要承受垂向載荷的特點，重點對動態極限垂向載荷作用下錐形彈簧的剛度和強度等進行仿真分析。按照加載方式盡量貼近實際受載情況的原則，采用固定外套，對芯軸垂向施加50. 6 kN的載荷。
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