hypermesh-ansys联合仿真之弹簧单元1

结构刚度及质量分析中的关键技术参数 —— 以 COMBIN14 单元应用为例的系统解析与案例

1. COMBIN14 单元简介与设置

COMBIN14 单元是一种多维结构应用单元，它既能在一维、二维和三维空间中模拟弹簧的轴向刚度以及旋转刚度。通过在 Hypermesh 中为 COMBIN14 单元设置3个关键字，用户可以精确控制单元的行为。这三个关键字分别是：

KeyOpt1：求解类型 默认为线性求解，但在 CV2 阻尼参数 非零时，必须设置为非线性类型的求解以确保分析的准确性。

KeyOpt2 和 KeyOpt3：自由度的设置 高度灵活，具备适应不同维度需求的能力。在默认情况下，用于模拟 3D 弹簧，通过选项可分别调整为适用于一维轴弹簧或旋转弹簧的设置。

2. 实现一个纯粹应力/刚度分析的精细化方法

当分析仅关注刚度而忽略阻尼时，只需输入 K（刚度值）即可操作，其中 K 单位为力/长度。在实时常数设置中(如图3)，可以直观进行参数输入。




案例分析：单自由度弹簧质量系统建立


步骤概览：

1. 节点与单元的实现场设：首先在任意距离的两个节点间建立 COMBIN14 单元，同时在右侧节点上插入一个 mass21 单元。

2. 质参数配置：设置 COMBIN14 单元的刚度属性为 100N/mm，而 mass21 单元的质量属性为 0.01t。

3. 自由度约束：在左侧节点上施加约束来封闭所有自由度，同时在右侧节点上创建约束，仅允许在 x 方向上运动。

4. CDB 文件生成与 ANSYS 求解简介：经过上述操作，用户便搭建了一个纯粹基于 x 方向的单自由度弹簧质量系统基础。接下来，生成 ANSYS 求解器的 CDB 文件，并导入 ANSYSAPDL 进行模态分析。由于仅有一次基本自由度（对应 x 方向），因此得到的第一个固有频率是分析的重点对象（理论值为 f= (k/m)^(1/2)/2 π）。

5. 结果验证与分析：通过 ANSYS 所得的固有频率计算与理论值进行对比，确保了实现过程中参数设定的合理性与准确度。