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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(huì)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。

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.

對于實(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。

圖10 建立左側(cè)節(jié)點(diǎn)約束圖11 建立右側(cè)節(jié)點(diǎn)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(jìn)行求解模態(tài)，因?yàn)橹挥衳方向自由度，所以只有一階固有頻率，通過理論計(jì)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。

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(hào)：CAE_ANSYS 歡迎關(guān)注我的頁面大龍貓??-技術(shù)鄰 (jishulink.com

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(jì)劃、多項(xiàng)國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目以及大量橫向課題中廣泛使用有限元進(jìn)行仿真分析。長期進(jìn)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)。

在 Ansys Mechanical 中實(shí)施模擬的溫度如下： 圖8：溫度定義 在結(jié)構(gòu)分析中，裝配體需要保持固定。對于光學(xué)分析來說，使用弱彈簧將導(dǎo)致模擬不夠精確。因此，整個(gè)組件是通過 Remote Displacements 組合來固定的。傳感器平面的移動(dòng)將受到限制，因?yàn)閭鞲衅髯鳛橄衿矫娌⑶?OpticStudio 中無法對像面施加變形效果。

，開啟弱彈簧選項(xiàng)。

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(gè)單元有2個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)自由度，即沿著X、Y和Z方向的三個(gè)平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)位移。

</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(gè)單元有2個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)自由度，即沿著X、Y和Z方向的三個(gè)平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)位移。

-隨坐標(biāo)變化的邊界條件 -遠(yuǎn)程邊界條件中的行為屬性為梁 -弱彈簧 -耦合 -約束方程 （5）不兼容以下材料本構(gòu) -Cast Iron -Concrete -Cohesive Zone -Damage Initiation Criteria and Damage Evolution Law -Microplane -Shape

但在實(shí)際工程中，往往遇到相反的情況：我們知道彈簧需要壓縮多少（比如 2cm），但想知道需要多大的力。01 案例概述物理場景：一個(gè)四圈半的鋼制彈簧，一端固定，另一端需要拉伸（或壓縮）2cm。核心目標(biāo)：求解彈簧達(dá)到該變形量時(shí)，端部需要施加的載荷大小。02 軟件設(shè)置與詳細(xì)步驟第一步：項(xiàng)目建立與幾何導(dǎo)入 打開 Ansys Workbench。

ansys中實(shí)現(xiàn)支座僅受壓行為的方式有很多，最常用的有兩種：通過接觸，通過僅受壓彈簧。 彈簧單元是ANSYS中使用頻率較高的單元。正常非線性彈簧單元combin39單元可以實(shí)現(xiàn)僅受壓或者僅受拉功能，其單元功能較多，單元選項(xiàng)設(shè)置復(fù)雜，在很多方面都有其獨(dú)特的運(yùn)用。下面分享某段工程案例中的實(shí)際用到的僅受壓彈簧整套批量建模命令流。

將模型導(dǎo)入ANSYS仿真軟件中，利用ANSYS中的共享拓?fù)涮卣鲗膭?dòng)活塞進(jìn)行進(jìn)一步劃分。共享拓?fù)洳僮鞯哪繕?biāo)是保證鏈接的實(shí)體具有共享的面，這使得創(chuàng)建共形網(wǎng)格變得更加容易。彈簧端粘合到支撐件上，并且從動(dòng)件支架使用固定支撐件命令進(jìn)行固定，因?yàn)樗鼮?em>彈簧提供了阻力。（表1） 表 1 .

在以前的版本中在沒有軸承支撐的情況下采用三個(gè)方向的彈簧設(shè)置就行，workbench中的彈簧方便了軸承剛度的設(shè)置，在新的workbench中可以采用bearing添加，只要設(shè)置剛度即可，設(shè)置選項(xiàng)如下所示。主要為轉(zhuǎn)動(dòng)平面Y-Z，各個(gè)方向的彈簧剛度。彈簧剛度表水平方向，豎直方向和夾角方向，如圖所示. 右側(cè)軸承的設(shè)置方法同上，結(jié)果如下圖所示，會(huì)形成一個(gè)圓環(huán)表示。

控制點(diǎn)對軸向彈簧幾何形狀的局部影響取決于NURBS曲率（見圖4）。 圖4：uv平面中螺旋的產(chǎn)生和變化 05 仿真模型使用螺旋彈簧的參數(shù)化有限元模型進(jìn)行數(shù)值仿真。利用AnsysMechanicalAPDL(Ansys參數(shù)化設(shè)計(jì)語言)進(jìn)行仿真。本案例中，我們采用二次單元以及線彈性模型，進(jìn)行靜力、幾何非線性的計(jì)算。

圖1壓縮機(jī)是空調(diào)主要的振動(dòng)元器件，壓縮機(jī)主體通過底部的若干個(gè)橡膠腳墊安裝在壓縮機(jī)安裝框架上，壓縮機(jī)的振動(dòng)主要通過兩個(gè)路徑傳遞給空調(diào)框架：1.通過橡膠墊傳遞給壓縮機(jī)安裝架然后進(jìn)一步傳遞給整機(jī)；2.通過壓縮機(jī)的吸排氣管傳遞給整機(jī)。需要平衡兩個(gè)路徑，來平衡整機(jī)振動(dòng)和管路振動(dòng)，傳遞給管路振動(dòng)能力較多時(shí)會(huì)增加管路泄漏的概率。