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4.實戰(zhàn)應(yīng)用與范例講解 接上一個矩陣的例子，其實際為Ansys中的一個應(yīng)力集中問題模型所導(dǎo)出的剛度矩陣，那么我們?nèi)绾蝸眚炞C其結(jié)果的準(zhǔn)確性呢，這時我們就要用到結(jié)點力矩陣來進行驗證了，只要所解出來的位移與Ansys中可展示的結(jié)點位移相同，那么就證明我們的結(jié)果是準(zhǔn)確無誤的。

鋼板彈簧最主要的參數(shù)是其剛度，我們可以使用hyperworks軟件，對鋼板彈簧進行六面體網(wǎng)格劃分 并在板簧片與片之間設(shè)置接觸，然后對板簧的自由剛度和夾緊剛度進行仿真計算 編輯 該板簧的自由剛度為33.46N/mm；

問題：工程中兩個零部件之間經(jīng)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(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.

圖10 建立左側(cè)節(jié)點約束圖11 建立右側(cè)節(jié)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(zhì)量系統(tǒng)，下面輸出ANSYS求解器的CDB文件，導(dǎo)入ANSYS-APDL進行求解模態(tài)，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(dǎo)入ANSYS求解發(fā)現(xiàn)求解得到的固有頻率與理論值一樣。

：ANSYS 導(dǎo)出的質(zhì)量矩陣 HB 文件（mass.txt） 輸出：MATLAB 稀疏矩陣 M 使用與剛度矩陣同樣的解析邏輯，無需額外修改案例說明： 本文以高速鐵路接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)為例，展示了如何將 ANSYS 中導(dǎo)出的稀疏剛度矩陣和質(zhì)量矩陣，在 MATLAB 中完整展開，并進行后續(xù)動力學(xué)分析準(zhǔn)備。

本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：1、學(xué)習(xí)型仿真工程師2、理工科院校學(xué)生你會得到什么：1、學(xué)習(xí)彈簧三維模型的處理2、學(xué)習(xí)靜力學(xué)分析步的建立3、學(xué)習(xí)靜力學(xué)分析的邊界條件的施加4、學(xué)習(xí)靜力學(xué)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(xué)分析。

最近在考慮自己編寫的程序和商用軟件的驗證問題，有限元結(jié)構(gòu)分析中最關(guān)鍵的一環(huán)就是剛度矩陣的獲得，如果涉及到模態(tài)分析，還有質(zhì)量矩陣。考慮到商業(yè)軟件的成熟性，可以用ANSYS生成的剛度矩陣做參照來看自己編寫的程序是否正確，因此如何提取ANSYS中結(jié)構(gòu)的剛度矩陣，并進行隨后的驗證或者二次開發(fā)是一個問題。

相同的方法可以批量生成彈簧，如圖所示------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------歡迎關(guān)注微信公眾號：CAE_ANSYS 歡迎關(guān)注我的頁面大龍貓??-技術(shù)鄰 (jishulink.com

對于實際應(yīng)用中承受非線性彈簧單元Combin39的實際應(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單元進行模擬，而不是非線性彈簧combin39。

在ANSYS中使用COMBIN14單元（彈簧-阻尼單元），分別輸入剛度 K′ 和阻尼系數(shù) C。在abaqus中使用Spring單元定義剛度 K′，并附加Dashpot單元定義阻尼 C。若動剛度隨頻率變化，需通過表格或函數(shù)輸入不同頻率下的 K′和 C。

1 結(jié)構(gòu)強度剛度及疲勞仿真技術(shù)發(fā)展需求2 Ansys結(jié)構(gòu)強度剛度及疲勞仿真模塊功能介紹· CAE前后處理、幾何訪問、幾何造型、有限元建模、分析集成及可視化· 網(wǎng)格劃分· 載荷及邊界條件施加· 結(jié)果顯示及處理· 結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器功能· 非線性分析功能· 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析功能· 耦合場分析功能· 多目標(biāo)優(yōu)化分析· 疲勞分析· 顯式動力學(xué)分析· 多體水動力學(xué)模塊

ANSYS中并沒有特定的隔震單元，但提供了一系列的彈簧-阻尼器單元，可以通過組合單元模擬隔震支座的力學(xué)特性。采用COMBIN14單元模擬隔震支座的豎向剛度，COMBIN14又稱彈簧-阻尼器單元，具有1D、2D和3D的軸向或扭轉(zhuǎn)能力。軸向彈簧-阻尼器為單軸拉壓行為，每個單元有2個節(jié)點，每個節(jié)點有3個自由度，即沿著X、Y和Z方向的三個平動或轉(zhuǎn)動位移。

本貼為大家講解一下彈簧單元的建立和剛度K的一個計算驗證模型如下：上下兩個鋼板，頂端rigid抓取的節(jié)點施加力，中間兩個節(jié)點創(chuàng)建spring，底面約束。

</p><p>ANSYS中并沒有特定的隔震單元，但提供了一系列的彈簧-阻尼器單元，可以通過組合單元模擬隔震支座的力學(xué)特性。采用COMBIN14單元模擬隔震支座的豎向剛度，COMBIN14又稱彈簧-阻尼器單元，具有1D、2D和3D的軸向或扭轉(zhuǎn)能力。軸向彈簧-阻尼器為單軸拉壓行為，每個單元有2個節(jié)點，每個節(jié)點有3個自由度，即沿著X、Y和Z方向的三個平動或轉(zhuǎn)動位移。

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(yīng)用與建模過程。李安民博士：結(jié)構(gòu)工程專業(yè)高校教師，在讀博士研究生。從2009年開始從事有限元的應(yīng)用和教學(xué)，在國家科技支撐計劃、多項國家自然科學(xué)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(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)分析與教學(xué)。