hypermesh-ansys联合仿真之弹簧单元1

1. combin14单元
   

图1 combin14单元图示

combin14单元可以模拟1-D、2-D和3-D下具有轴向和旋转刚度的弹簧。在hypermesh中可以为combin14单元设置3个关键字，如图2分别是：

KeyOpt1，求解类型，默认为线性求解，但是当CV2阻尼参数不为零时必须设置为非线性求解类型；

KeyOpt2和KeyOpt3，设置不同维度时的自由度，默认下为3-D弹簧，根据选项可以分别设置为不同维度下的轴弹簧或旋转弹簧。

图2 关键字

特性参数输入，当只考虑刚度忽略阻尼时，只需输入K即可，单元为轴向时即为拉压刚度，单元为旋转时即为扭转刚度，刚度单位为力/长度，实常数设置如图3

图3 设置刚度参数

案例1.单自由度质点弹簧系统

图4 建立两个节点（距离随意）

建立上图两个节点，在两个节点建立一个combin14单元，在右侧节点建立一个mass21单元，分别设置combin14单元的刚度属性为100N/mm，mass21质量属性为0.01t，如下图：

图5 通过两个节点建立combin14单元

图6 打开KeyOpt3选择3D轴向弹簧阻尼

图7 设置弹簧刚度为100，不设置阻尼

图8 在右侧节点建立mass21单元

图9 设置质量属性0.01（一定xyz三个方向都设置，不然总质量将是0.01/3）

在左侧节点建立一个约束，约束所有自由度，在右侧建立一个约束，约束除x方向外的其他自由度。

图10 建立左侧节点约束

图11 建立右侧节点约束

完成上述过程之后就建立了x方向单自由度弹簧质量系统，下面输出ANSYS求解器的CDB文件，导入ANSYS-APDL进行求解模态，因为只有x方向自由度，所以只有一阶固有频率，通过理论计算公式可知固有频率f=(k/m)^0.5/2π=15.915.

导入ANSYS求解发现求解得到的固有频率与理论值一样。

图12 ANSYS固有频率求解结果