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ANSYS弹簧单元模态分析问题

(2018-02-01 10:45:31)
分类: 问答环节

微信公众号:CAE技术分享


有同学问了一个用弹簧单元进行模态分析的问题,感觉挺有意思。

弹簧质量系统的固有频率的计算方法在下面这个图中,其中弹簧是线性弹簧,k为常数。

ANSYS弹簧单元模态分析问题

ANSYS弹簧单元模态分析问题

利用有限元仿真计算,采用combine39非线性弹簧,combine39单元可以用常数表来定义载荷-位移曲线,通过定义多个点来直接给定弹簧的载荷-位移关系,(线性弹簧则直接采用k定义即可,载荷-位移为线性关系)。

注:模拟的弹簧质量系统的质量为单位1.

(1)       实常数表1,1 ,表示m=1,k=1,则按照线性弹簧的计算方法可计算得到固有频率为0.15915Hz,结果如下所示。

ANSYS弹簧单元模态分析问题

ANSYS弹簧单元模态分析问题

2)还是combine39单元,实常数表2,1,表示k=1/2=0.5,按照线性弹簧固有频率计算方法同样可以得到以下结果,频率为0.11254Hz

ANSYS弹簧单元模态分析问题

ANSYS弹簧单元模态分析问题

3)实常数表1,1,2,1,定义两行数据,也即是两个点,第一个点的刚度k1,计算得到频率值为0.15915

ANSYS弹簧单元模态分析问题

ANSYS弹簧单元模态分析问题

 

采用combine14线性弹簧计算的结果如下,其中刚度k0.5

ANSYS弹簧单元模态分析问题

 

对比可以发现,采用combine39计算模态时ansys程序只采用原点到第一个点的斜率作为计算固有频率的刚度k值,而与后面的其他点没有关系,也即是当成了线性弹簧单元来计算,并没有考虑非线性部分。

 

试了几次,也是同样的结果,比较奇怪。

猜测(1)计算固有频率用的k值和后续的点没有关系;

2ansys直接忽略了非线性的影响。

 

经过简单的推导,发现(1)不成立,非线性弹簧的固有频率理论上与线性弹簧不一样。

那么就有可能是(2)了,ANSYS直接忽略了?

 

经过一些朋友的查证,确实是ansys忽略了非线性

 

 

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