Ansa中abaqus中spring的属性设置
ABAQUS作为非常强大的非线性有限元计算软件之一, 提供的弹簧单元可以实现大多数弹簧的模拟。
一、弹簧分类及特点
abaqus有三种类型的弹簧, 按照弹簧力的方向及弹簧几何特点, 可以分为接地弹簧(spring1), 两结点弹簧(spring2), 轴向弹簧(springA)。
spring1: 接地弹簧, 该弹簧的一个节点(隐含的, 不需要定义)是不动的, 另一个结点定义在我们需要约束的节点上。弹簧力的方向, 即被约束自由度方向, 需要我们定义, 既可以在整体坐标系下定义, 又可以在结点局部坐标系下定义(查看orientation)。
spring2: 两结点弹簧, 弹簧力的方向同上。
springA:轴向弹簧, 弹簧力的方向由两结点的连线方向确定。
另外注意:三种弹簧均既可以表达线性本构, 也可以表达非线性本构。spring1, spring2可以
约束转角自由度, 即抗扭弹簧, 而springA不可以。spring1和spring2只能用于硬是求解器。
二、创建弹簧
对于abaqus的CAE界面有两种方法可以创建弹簧:
1)在ABAQUS/CAE中进入Interaction模块, 在菜单栏中选择Special>Springs/Dashpots>Manager, 进入弹簧阻尼单元管理器, 点击Creat创建Connect two points弹簧(类型为spring2或者springA), 选择连接至地面则创建的为spring1类型弹簧, 依次选择Part1和Part2相对应的两个角点。
然后输入弹簧刚度, 点击OK完成Spring单元的定义, 默认方向则创建的是springA类型弹簧,选择节点固定自由度的方向, 则为spring2类型弹簧。
2)通过连接单元(CONN3D2)创建, 在Interaction模块下点击工具条中的CreatWire Feature创建线特征;点击(CreatConnector Section), 将ConnectionCategory选择Basic, Translationaltype选择Cartesian, 并点击Continue;在弹出的EditConnector Section对话框中Behavior option选择elasticity,设置其为线性(Linear), 设置方向和大小
D(刚度), 点击OK确定;点击(CreatConnector Assignment)赋予属性。
第二种方法可以同时定义三个方向的刚度, 而且可以模拟非线性弹簧, 此外还可以同时定义线性或非线性阻尼等, 这对于分析带有减振装置的复杂结构是十分便捷的。
三、第三方软件创建弹簧单元
1)在hypermesh中选择abaqus模板后进入1D, 选择spring, 选择弹簧端点,好像只能创建springA类型弹簧, 创建弹簧属性, 输入刚度, 并为弹簧分配属性。
2)ansa中创建最方便, 进入DECK中选择ABAQUS面板, 在element中选择spring,选择一个点或者两个点, 然后在弹出的对话框中输入自由度(可以同时定义1-6自由度的刚度), 依次选择part和PID,PID的编辑中可以直接创建非线性弹簧(behavior选择nonlinear, 然后定义曲线)以及坐标系和约束自由度方向的选择, 定义刚度和频率(部分求解类型使用)。
在当然, 在第三方软件中也可以利用连接单元的方法实现弹簧的功能。
四、非线性弹簧创建
对于非线性弹簧, 需要通过更改inp方法来实现:
首先, 假设已经定义一个SpringA类型的线性弹簧, 打开它的inp文件, 到类似下面的部分:
*Spring,elset=Springs/Dashpots-1-spring
(此处空一行, 其他类型弹簧此处为表示两个端点分别与弹簧关联的自由度)
500.**弹簧刚度
*Element,type=SpringA,elset=Springs/Dashpots-1-spring
1,Part-1-1.15351,Part-1-2.15606
2,Part-1-1.51,Part-1-2.306
3,Part-1-1.1,Part-1-2.256
4,Part-1-1.15301,Part-1-2.15556
第1列表示单元编号, 后面表示节点号。
当更改上述inp为非线性弹簧类型时, 其中element部分不要更改, 只需要调整spring部分, 调整后如下所示:
*Spring,elset=Springs/Dashpots-1-spring, nonlinear
(此处空一行, 其他类型弹簧此处为表示两个端点分别与弹簧关联的自由度)
-500,-20**注意数值递增, 负号表示受压时弹簧缩短。
-400,-15
-200,-10
*Element,type=SpringA,elset=Springs/Dashpots-1-spring
1,Part-1-1.15351,Part-1-2.15606
spring framework表达式assign2,Part-1-1.51,Part-1-2.306
3,Part-1-1.1,Part-1-2.256
4,Part-1-1.15301,Part-1-2.15556
弹簧属性中一些参数在不同的求解器或求解类型中才可以使用, 使用时候需要特别注意。
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