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ANSYS弹簧单元COMBIN39实现单向受拉或单向受压
弹簧单元是ANSYS中使用频率较高的单元。如非线性弹簧单元combin39,单元功能较多,单元选项设置复杂,在很多方面都有其独特的运用。下面介绍下ANSYS combin39弹簧单元的单向行为,即单元的单向受压或者单向受拉。
combin39根据单元关键项的设置不同,一共有6种单元表现:
从上述单元表现可见,中间的两种情况(即KEYOPT(1)=0,KEYOPT(2)=1和KEYOPT(1)=1,KEYOPT(2)=1)可实现单向弹簧的功能。这两者的主要区别在于一个是卸载路径与原加载路径相同,一种是卸载路径与加载路劲的原点段平行。但是combin39所谓的单向是指受拉单向,也即该单元只提供单向受拉的功能,如果要实现单向受压,则需要通过建模来实现。
下面通过一个具体的例子来验证该单元的单向功能。
创建一个COMBIN39单元,单元的选项设置如下,此选项设置创建了一个Z方向的单向弹簧。
通过COMBIN39的D-F曲线定义弹簧的初始弹性模量为100。
创建沿Z方向长度为1个单位的弹簧(注意创建单元时先选择节点1,再选择节点2,节点的选择顺序决定了COMBIN39单元坐标系X轴的方向),约束弹簧一端(节点1)的所有自由度,在另一端(节点2施加100单位的拉力。弹簧受到拉力100,弹性模量为100,因此其最大位移应为1。
设置10个子步,并打开自动时间步,进行求解。
结果位移云图如下,弹簧末端的最大位移为1,与理论值相符。