剛性彈簧的案例
SAMCEF 轉子動力學仿真案例（一維二維三維）
1.一維模型梁—剛性盤—彈簧模型
轉子采用梁單元模擬，軸承采用彈簧單元模擬，輪盤采用集中質量單元模擬。這種模型計算速度快，適用于有大量設計參數需要進行調整的初步分析。
2. 二維模型傅里葉多諧波軸對稱模型
轉子采用2D 傅里葉多諧波單元模擬，可準確描述結構的軸向變形、扭轉變形和彎曲變形。這種模型適合對轉子結構創建更精細的計算分析模型及葉片數量較大的轉子模型。
3. 三維模型（多級）循環對稱模型或3D 模型
轉子采用3D 有限元實體單元模擬，可以更詳細、更精確的描述發動機的幾何特性。適用于結構彎扭振動耦合作用明顯時或者葉輪、風扇等較復雜的幾何模型。
這里有SAMCEF轉子動力學建模實例，包括1維/2維/3維模型，
SAMTECH 公司是世界著名的有限元軟件S A M C E F 的開發商及供應商，成立于1986年，專注于機械系統仿真、數值分析和多學科優化等領域。30年來，SAMTECH憑借強大的技術實力、專業的技術團隊及完善的服務體系贏得了全球眾多用戶的青睞。轉子動力學分析是判斷航空發動機運行穩定性和可靠性的重要依據，也是提高系統效率、延長使用壽命、實現系統優化設計的技術和理論基礎。SAMCEF FOR ROTOR是專業的轉子動力學分析軟件，在航空發動機設計分析領域有著廣泛應用，是世界范圍內著名的商用轉子動力學軟件，包含多種轉子模型的定義。
1.一維模型梁—剛性盤—彈簧模型
轉子采用梁單元模擬，軸承采用彈簧單元模擬，輪盤采用集中質量單元模擬。這種模型計算速度快，適用于有大量設計參數需要進行調整的初步分析。
2. 二維模型傅里葉多諧波軸對稱模型
轉子采用2D 傅里葉多諧波單元模擬，可準確描述結構的軸向變形、扭轉變形和彎曲變形。這種模型適合對轉子結構創建更精細的計算分析模型及葉片數量較大的轉子模型。
3.
展開 CNC加工中心常用的幾種螺紋加工方法！
近年來，cnc加工中心的性能逐步提高，剛性攻絲功能成為cnc加工中心的基本配置。
因此，剛性攻絲成為目前螺紋加工的主要方法。
即用剛性彈簧夾頭夾持絲錐，主軸進給與主軸轉速由機床控制保持一致。
彈簧夾頭相對于柔性攻絲夾頭來說，結構簡單，價格便宜，用途廣泛，除夾持絲錐外，還可夾持立銑刀、鉆頭等刀具，可以降低刀具成本。同時，采用剛性攻絲，可以進行高速切削，提高加工中心使用效率，降低制造成本。
1.2 攻絲前螺紋底孔的確定
螺紋底孔的加工對于絲錐的壽命、螺紋加工的質量等方面有較大影響。通常，螺紋底孔鉆頭直徑選擇接近螺紋底孔直徑公差的上限，
例如，M8螺紋孔的底孔直徑為Ф6.7+0.27mm，選擇鉆頭直徑為Ф6.9mm。這樣，可減少絲錐的加工余量，降低絲錐的負荷，提高絲錐的使用壽命。
1.3 絲錐的選擇
選擇絲錐時，首先，必須按照所加工的材料選擇相應的絲錐，刀具公司根據加工材料的不同生產不同型號的絲錐，選擇時要特別注意。
因為絲錐相對于銑刀、鏜刀來說，對被加工材料非常敏感。例如，用加工鑄鐵的絲錐來加工鋁件，容易造成螺紋掉牙、亂扣甚至絲錐折斷，導致工件報廢。其次，應注意通孔絲錐與盲孔絲錐的區別，通孔絲錐前端引導較長，排屑為前排屑。盲孔前端引導較短，排屑為后排屑。用通孔絲錐加工盲孔，不能保證螺紋加工深度。再者，若采用柔性攻絲夾頭，還應注意絲錐柄部直徑及四方的寬度，應與攻絲夾頭相同;剛性攻絲用絲錐柄部直徑應與彈簧夾套直徑相同。總之，只有合理的選擇絲錐，才能保證加工的順利進行。
1.4 絲錐加工的數控編程
絲錐加工的編程較為簡單。
展開 上海交大《ACS AMI》：通過3D打印制備大尺寸蘑菇狀柔性超疏水仿生微結構
現有的面向低溫沖擊液滴的超疏水界面工作遵循剛性和柔性兩類設計原則，可有效縮短固液接觸時間，但受限于苛刻的固液沖擊定位要求。研究團隊在之前工作中，借鑒跳蟲胸殼的蘑菇狀仿生結構來抵抗沖擊液滴，但將底部立柱狀剛性支撐替換為彈簧狀柔性支撐來調整結構的整體力學性能，形成了“類皮膚-肌肉”柔性超疏水界面微結構的設計思想。該結構被證實可消除界面潤濕性能對液滴沖擊定位的依賴，但受限于弱機械強度。因此，研究團隊改進了柔性微結構設計，形成了由剛性平板和柔性彈簧組所構成的大尺寸蘑菇狀超疏水仿生微結構。研究團隊采用面投影微立體光刻3D打印技術（nanoArch S140，摩方精密）高效、精準地實現了上述界面設計的樣機制備。
△界面設計與制備（蘑菇平板陣列，寬度2800μm，厚度100μm，間隔200μm；彈簧支柱：自由高度2000μm，中徑500μm，線徑90μm，線圈數8個）
柔性蘑菇狀超疏水仿生界面結構被證明可承受常規的法向擠壓和水平剪切行為；在實際摩擦行為中，較剛性結構有更好的耐磨性。
△界面機械強度
柔性蘑菇狀超疏水仿生界面結構被證實可以通過觸發結構振動來縮短固液接觸時間。進一步，研究團隊指出液滴在沖擊結構自身與相鄰結構間隙時存在明顯差異，揭示了內在力學機理，并應用于抵抗液滴的斜向沖擊。
△固液接觸時間與力學機理
瑞士蘇黎世聯邦理工學院Andrew J. deMello教授課題組、英國帝國理工學院Daniele Dini教授課題組和寧波大學李錦棒助理教授課題組為合作單位。工作得到國家自然科學基金青年科學基金、中國科協青年托舉工程、機械系統與振動國家重點實驗室重點自主課題的支持。
展開 Simufact彈簧件能否與上模同步運動
本人Simufact中制作一件船用大功率發動機軸瓦壓彎成型在設置彈簧與上模同步時，就是不成：彈簧剛性、初始屈服力、行程與速度經過多次設定，就是不行（仿真演算完成后，動畫中第一步這個彈簧首先就探底，完了后這個上模才一步步下來的），望本壇那位大師仙手指點迷津，給我出路，小弟這廂先有禮啦！
（附圖和例子）
三維粘彈性人工邊界施加
為了模擬無限地基介質對近場區域的影響，在邊界結點每個 方向施加一個一端固定的單向彈簧——阻尼元件。以黏性阻尼吸能作用和彈簧剛性恢復作用模擬無限介質對近場的影響。并在節點輸入等效節點荷載來實現地震動的輸入。其施加效率非常高，對于幾十萬節點也就是幾分鐘的事情。模擬結果與參考文獻（見附件）描述一致，見下圖。
基于黏彈性邊界的拱壩地震反應分析方法.pdf
彈簧的類型及其性能與應用
彈簧的類型及其性能與應用
一、圓柱螺旋彈簧
圓形截面圓柱螺旋壓縮彈簧
特性線呈線性，剛度穩定，結構簡單，制 造 方 便，應 用 較廣，在機械設備中多用作緩沖，減振，以及儲能和控制運動等。
矩形截面圓柱螺旋壓縮彈簧
在同樣的空間條件下，矩形截面圓柱螺旋壓縮彈簧比圓形截面圓柱螺旋壓縮彈簧的剛度大，吸收能量多，特性線更接近于直線，剛度更接近于常數。
扁形截面圓柱螺旋壓縮彈簧
與圓形截面圓柱螺旋壓縮彈簧比較，具有儲存能量大，壓并高度低，壓縮量大，因此被廣泛用于發動機閥門機構，離合器和自動變速器等安裝空間比較小的裝置上。
不等節距圓柱螺旋壓縮彈簧
當載荷增大到一定程度后，隨著載荷的增大，彈簧從小節距開始依次逐漸并緊，剛度逐漸增大，特性線 由 線 性 變 為 漸 增型。因此其自振頻率為變值，有較好的消除 或 緩 和 共 振 的 影響，多用于高速變載機構。
多股圓柱螺旋壓縮彈簧
材料為細鋼絲擰成的鋼絲繩。在未受載荷時，鋼絲繩各根鋼絲 之 間 的 接 觸 比 較松，當外載荷達到一定程度時，接觸緊密起來，這時彈簧剛性增大，因此多股螺旋彈簧的特性線有折點。比相同截面材料的普通圓柱螺旋彈簧強 度 高，減 振 作 用大。在武器和航空發動機中常有應用。
圓柱螺旋拉伸彈簧
性能和特點與圓形截面圓柱螺旋壓縮彈簧相同，它主要用于受拉伸載荷的場合，如聯軸器過載安全裝置中用的拉伸彈簧以及棘輪機構機構中棘爪復位拉伸彈簧。
圓柱螺旋扭轉彈簧
承受扭轉載荷，主要用于壓緊和儲能以及傳動系統中的彈性環節，具有線性特性線，應有廣泛，如用于測力計及強制氣閥關閉機構。
展開 samcef rotors 轉子動力學
SR求解能力 — 臨界轉速及穩定性
諧波響應分析
瞬態分析：可用于轉子系統啟動、停機、加速與減速分析、葉片丟失、突發
載荷的效應分析；考慮各種非線性，例如間隙、油膜、動壓軸承、碰摩
附件包含了由samcef rotors介紹性PPT轉化的PDF格式文件
Samcef Rotors-專業的轉子動力學解決方案.rar
兩篇論文：
1.SAMCEF FOR ROTOR在航空領域轉子動力學數值分析中的應用
2.航空領域轉子動力學數值分析中的SAMCEF
內容：對軟件功能和應用進行了主要介紹，
一維模型 梁——剛性盤——彈簧模型；二維模型傅里葉多諧波軸對稱模型；三維模型（多級）循環對稱模型或3D 模型；連接部件；基礎和支撐機構；常用分析類別；
軟件主要特色：豐富的建模選擇；整體結構分析；全備的分析類型；精準高效的算法；便捷的后處理程序。
SAMCEF rotors papers.rar
展開 MSC Nastran非線性分析用于無人機的起落架性能設計
部件間的緊固連接通過剛性單元和彈簧單元模擬連接的近似剛度。在例子中，接頭不是機械連接的位置，而是使用了接觸設置。
進一步分析，載荷和邊界條件被應用到剛性單元上。這些條件被用來分析和計算結構吸收的能力，并確保它們符合DGCA規范。對載荷應用進行了迭代研究，通過不斷增加載荷以研究結構的承受力。
線性模型
為了減少總體分析時間，團隊將混合非線性靜態分析分為兩段處理，團隊首先對起落架進行非線性分析。在這一結論之后，將結果應用于整機，以測試整機的強度和穩定性。有三種非線性條件應用：幾何、材料和接觸非線性，材料非線性是基于材料模型本構。
非線性模型
結果顯示了CAE模型的變形情況，最大的變形接近300mm，最大的應力為604MPa，這些都滿足了DGCA的限制標準。CAE分析幫助工程師確認了該型號無人機符合13英寸高度的跌落要求。有了這個解決方案，團隊可以提前完成無人機的起落架設計。
優勢
有效分析和節省時間
滿足認證標準是很重要的，這不僅需要從整機安全的角度來看，而且也為了更平穩的運行設備。通過充分的基于模擬的測試，通用航空公司的客戶可以放心使用這些無人機。使用MSC Nastran的混合方法有助于避免對物理樣機進行重復的物理測試，以及確保了一種有效和高效的方式來縮減設計和交付時間。
起落架非線性變形
無人機市場在各個領域都在增長，包括基礎設施、農業和緊急醫療服務。因此，采用數值模擬方法可以在滿足工程設計的同時縮短設計周期。
深圳市優飛迪科技有限公司成立于2010年，是一家專注于產品開發平臺解決方案與物聯網技術開發的國家級高新技術企業。
展開 設計仿真 | MSC Nastran非線性分析用于無人機的起落架性能設計
部件間的緊固連接通過剛性單元和彈簧單元模擬連接的近似剛度。在例子中，接頭不是機械連接的位置，而是使用了接觸設置。
進一步分析，載荷和邊界條件被應用到剛性單元上。這些條件被用來分析和計算結構吸收的能力，并確保它們符合DGCA規范。對載荷應用進行了迭代研究，通過不斷增加載荷以研究結構的承受力。
線性模型
為了減少總體分析時間，團隊將混合非線性靜態分析分為兩段處理，團隊首先對起落架進行非線性分析。在這一結論之后，將結果應用于整機，以測試整機的強度和穩定性。有三種非線性條件應用：幾何、材料和接觸非線性，材料非線性是基于材料模型本構。
非線性模型
結果顯示了CAE模型的變形情況，最大的變形接近300mm，最大的應力為604MPa，這些都滿足了DGCA的限制標準。CAE分析幫助工程師確認了該型號無人機符合13英寸高度的跌落要求。
展開 懸架技術介紹上篇-傳統被動懸架
這些懸架系統性能受彈簧和阻尼器的裝配的影響。例如，對于給定的常規懸架系統，懸架可以通過軟彈簧和阻尼器設置來提供優異的駕乘舒適性，通過允許大的懸架行程而將底盤與路面引起的振動相隔離。
但是，車輛應該可由駕駛員控制并且確保行駛安全，這就需要在車輛和道路之間有剛性的彈簧和良好阻尼相互耦合作用，防止不必要的懸架擾度，尤其是對于非平穩的駕駛操縱來說，例如，駕駛在一條粗糙的路面或在轉彎的情況。因此，關于駕乘質量和駕駛安全性的要求是兩個相矛盾的標準。為了解決或至少減少這種沖突，提出了不同的懸架系統。
傳統懸架如果按照底盤的結構和特點進行劃分，可以將汽車底盤劃分為非獨立懸架、半獨立懸架以及獨立懸架三類；
03
非獨立懸架
汽車非獨立懸架即左、右車輪用一根整體軸連接，再經過懸架與車架（或車身）連接，過坎時會相互干擾。比如常用的整體橋（浮動橋）式非獨立懸架左右輪之間通過一根硬軸連接，形成一個整體的后車橋結構。當一側車輪受到沖擊上下浮動，另一側的車輪也會隨之上下浮動，左右兩側會出現互相干擾的情況，影響車輛的舒適性。整體橋非獨立懸架的優點則是承載力強、耐久性、可靠性較好。但對于操控性而言，整體橋懸架有利有弊。
展開 汽車懸架系統專題（7）：圖解各類獨立懸架
扭桿彈簧能夠儲存較大的能量，比相等應力的螺旋彈簧和鋼板彈簧大得多。桿越短越粗，剛度也越大。一般來講，三種彈簧比較，扭桿彈簧單位重量的儲能量較大，且占用的空間位置最小，易于布置，還可以適度調整車身的高度，所以不少乘用車懸掛采用扭桿彈簧。
廠家在制造扭桿彈簧時施加了預應力，增大疲勞強度。由于預應力是有方向的，所以扭桿彈簧也是有方向的。扭桿彈簧標記有左邊或右邊，用來識別安裝在哪一側。
汽車懸架知識專題：少片變截面彈簧
我們知道，乘用車獨立懸掛的彈性元件多用螺旋彈簧，非獨立懸掛的彈性元件多用鋼板彈簧。由于鋼結構簡單，使用可K，鋼板彈簧使用很廣泛，例如一些越野車、皮卡或面包車。而大客車、貨車則大多數是使用鋼板彈簧。
顧名思義，鋼板彈簧就是用鋼板做彈簧，它又稱為葉片彈簧。為了充分利用扭桿，鋼板彈簧做成接近于應力梁的形式。它有兩種類型，一種是等厚度，寬度呈現兩端狹，中間寬。傳統的多片迭成的鋼板彈簧就是這一類型，這種鋼板彈簧是由多片長度不等，寬度一樣的鋼片所迭成，現在的大客車、貨車多數使用這種鋼板彈簧。
另一種是等寬度，厚度呈現兩端薄，中間厚。現在常見的少片鋼板彈簧就是這一類型，少片鋼板彈簧是指只有1～4片的變截面鋼板彈簧，變截面鋼板彈簧是指沿鋼板長度方向中心較厚向兩端逐漸變薄，或者片寬和片厚均漸變化的鋼板彈簧。多用于輕型汽車，現在一些大中型客車也趨向于使用這一類鋼板彈簧。
鋼板彈簧的中部通過U型螺栓（又稱騎馬螺栓）固定在車橋上，兩端的卷耳用銷子鉸接在車架的支架上。這樣，通過鋼板彈簧將車橋與車身連接起來，起到緩沖、減振、傳力的作用。多片鋼板彈簧的各片鋼板迭加成倒三角形狀，最上端的鋼板最長，最下端的鋼板最短，鋼板的片數與支承汽車的重量和減震效果相關，鋼板越多越厚越短，彈簧剛性就越大。
展開 
汽車電子控制系統及其發展趨勢
執行如圖3的控制模式：
四、傳統汽車與電動汽車ECU的異同點
傳統汽車ECU主要用于以下的方面：
1.發動機控制，點火，氣門正時調節，節氣門調節，啟動電機調節，啟動離合調節，噴油調節等
2.無極變速器控制，皮帶位置調節，轉速調節
3.自動變速箱控制，繼電器或電磁換向閥控制
4.主動懸架，空氣彈簧剛性和阻尼孔大小調節
5.驅動力以及防滑控制，包括：ABS防抱死制動系統、EBD電子制動力分配、EBA緊急制動輔助裝置、ESP電控行駛平穩系統、TCS循跡控制系統、MSR發動機阻力矩控制、EDS電子差速鎖、OBD車載自動診斷系統、DSC動態穩定控制系統
6.車身控制BCM，包括車窗升降（包括力傳感-用于安全），天窗折疊、滑動，座椅升降調制，雨刮，除霜器等。
展開 在 COMSOL 中模擬接觸問題
罰函數的作用可被視為使用了一個剛性的單向彈簧對來模擬接觸。當兩個邊界相互擠壓時，它們之間會形成一個虛擬的彈性薄層。在激活“粘附”模式后，彈簧切換為雙向，并具有了切向剛度。如果兩個邊界之間存在真正的粘附層，您可以參考真實的材料數據來確定剛度。如果和實際情況相反，您可以采用高剛度值，這樣就能將兩個邊界虛擬焊接在一起。
針對描述兩層結構之間粘附現象，您可以基于以下四個準則作為依據：
當超過一定的接觸壓力時
當兩個邊界彼此在一定距離之內時
從分析的最初階段開始
當執行了用戶自定義的布爾表達式時
發生粘著行為的圓柱體的應力和形變。
讓我們首先仔細觀察一下上方的動畫：一個圓柱被下壓到一個柔性支撐面后回復。動畫中的接觸是利用由接觸壓力觸發的粘附行為來模擬的。在圓柱向上運動的過程中，支撐基礎被向上拉起。由于柔性基礎必須保證圓柱的曲率恒定不變，所以圓柱向上運動時下方的彎曲應力幾乎保持不變。另外，您能觀察到邊界上的應力主要集中在由粘附轉換為非粘附狀態過渡的部分。在現實中，這個效應會導致粘附層發生部分剝離，我們將在下文中解釋這一現象。
軟件允許用戶對粘附的激活準則進行自定義，這為接觸建模提供了巨大的靈活性。比如說，您可以模擬需要一定的溫度或時間才能發揮作用的膠水。我們將通過一個案例來展現 COMSOL 的靈活性優勢。
在下一個案例中，在支撐物上以一個恒定速度拉動滑塊，與此同時，從初始室溫開始對整個裝配體進行加熱。根據粘附的激活準則，接觸邊界的溫度需高于 365 K。下方的一組圖顯示了示例的幾何結構及其邊界條件，并應用了用戶自定義的粘附激活準則。
展開 電池包靜態沖擊及不同求解器分析對比
3.3 1D網格質量
1D單元主要包括剛性單元、彈簧阻尼單元等。檢查項目包括：
1、free 1d’s1D 檢查單元是否存在自由端；
2、rigid loops 檢查剛性單元是否形成環；
3、dependency 檢查剛性單元是否有雙重依賴性。
3.4 2D單元
單元基本尺寸可用5mm劃分
2D網格檢查界面：
3.5 模型簡化方式
模型簡化需根據不同分析工況進行合理簡化，此部分根據案例模型簡單介紹。
1、螺栓的處理
在hypermesh中用剛性單元進行連接。在optistruct求解器中單元類型為rb2，在abaqus求解器中單元類型為COUP—KIN，亦可用TIE。
展開 環保減產時期煉焦爐的管理原則及實際案例
2.保持關鍵護爐設備的完好，保持合理噸位調節
保持合理的噸位，既能保證護爐鐵件的完好，又能保證爐體的嚴密性和剛性。焦爐彈簧噸位在溫度變化較大時要調節。
（五）焦爐操作管理
由于焦爐周轉時間延長，焦爐生產負荷的降低，焦爐出爐數將大幅度的減少。為此我們要做好四方面的工作：其一，延長焦爐的爐與爐之間的間隔時間，盡量保持出爐的均勻性；其二，各碳化室在結焦后期容易出現負壓，調節壓力為正壓，減少焦炭的自然，；雙集氣管焦爐在結焦時間的2/3時隔簽號關閉一側上升管翻板，防止結焦末期，因集氣管壓力差引起煤氣倒流；其三，各爐門、加煤口密封；其四，適當減少氨水噴潵量，保持集氣管溫度不低于70℃，同時加強清掃。
（六）焦爐爐體維護管理
在焦爐周轉時間延長的過程中，焦爐爐頂、斜道區磚縫、蓄熱室封墻等部位要出現裂縫，應注意嚴密。采取措施加強爐頭墻部位的噴抹，減少熔融，串漏。
二、煉焦爐“帶焦保溫”與“空爐保溫”時，煉焦爐管理
煉焦爐保溫是焦爐的操作中一種非常特殊的操作。特別是在焦爐的爐體大修和荒煤氣導出系統大修等情況下，所需工期時間較長時，必須采用焦爐保溫措施，并且隨著工期的延長，焦爐的保溫難度也越大。目前焦爐保溫的主要方法為“帶焦保溫”與“空爐保溫”。在工作中，采用哪種方法應視現場情況而定。一般在焦爐保溫時間短時易采用“帶焦保溫”，在保溫時間較長時易采用“空爐保溫”。
（一）煉焦爐“帶焦保溫”時，煉焦爐管理
煉焦爐“帶焦保溫”的優點：一是由于焦爐炭化室內有焦炭，整座焦爐蓄熱量大，焦爐溫度穩定易于控制；二是爐墻石墨燒失少，有利于爐體嚴密；三是恢復推焦操作不困難；四是荒煤氣導出系統好維護，恢復生產時，恢復迅速等。
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