搜索COMBIN40单元用法详解
2016-11-16 by:CAE仿真在线 来源:互联网
COMBIN40单元描述
COMBIN40是相互平行的弹簧滑动器和阻尼器的联合,并且串联着一个间隙控制器。质量可以用一个或者两个节点来连接。每一个节点有一个自由度,其自由度可以是一个节点的横向位移,转角,压力或者温度。质量、弹簧、阻尼器和/或者间隙可以从单元中除去。单元可以运用于任何分析。见 COMBIN40在 ANSYS, Inc. Theory Reference有更多的关于单元的详细的信息。其它带有阻尼器,滑行器或者间隙功能的单元有 COMBIN7, LINK10, CONTAC12,
COMBIN14, MATRIX27, COMBIN37, COMBIN39, and CONTAC52。
图40.1 COMBIN40几何模型
COMBIN40输入数据
此联合单元如图40.1 COMBIN40几何模型所示。单元通过两个节点、两个弹簧常数k1和k2(力/长度)、一个阻尼系数C(力×时间/长度)、一个质量M(力×时间平方/长度)、一个间隙大小GAP(长度)和一个界限滑移力FSLIDE(力)。(这里列出的单位仅用于KEYPOT(3)=0,1,2, 或者3)
假如单元用于轴对称分析,这些值(除了GAP)应该以圆满360度为基础。一个常数为零的弹簧(K1或者K2为零,当不可二者度为零)或者阻尼系数为零,将使单元失去相应的功能。假如有质量,质量可位于节点I或者节点J或者等效的分布于两节点之间。
间隙的大小通过第四个单元实常数来定义。假如间隙值为正,那么存在间隙。假如间隙值为负,有这个数值大小的初始的冲突存在。假如间隙定于零,单元没有间隙的功能。FSLIDE的值代表着弹簧在滑动前弹簧力必须超过的力的绝对值。假如FSLIDE为零,单元没有滑动功能,也就是假定刚性连接。
“分离”特性允许一旦弹簧力达到界限力的绝对值时,单元弹簧刚度(K1)下降为零。这个限制以负的界限力的绝对值输入,并且可以用于受拉破坏和受压破坏。“锁住”特性可以用KEYPOINT(1)选择。一旦间隙闭合,这个特性会去掉间隙打开的能力。
这个组合单元的力-挠度关系如图Figure 40.2: "COMBIN40 Behavior"所示(没有阻尼)。假如初始间隙为零,单元作为一个有抗拉及抗压能力的弹簧-阻尼器-滑动器来工作。假如间隙初始值不等于零,单元响应如下:当弹簧力(F1+F2)是负的(压力),间隙保持闭合,单元作为一个弹簧-阻尼平行组合来工作。当弹簧力(F1)增加且超过FSLDE值时,单元滑动并且弹簧力F1保持恒定值。假如FSLIDE以一个负的符号输入,那么单元刚度下降为零并且单元移动,没有阻尼力F1的作用。假如弹簧力变为正的(拉伸),间隙打开,没有力传递。在热分析中,温度或者压力自由度的工作方式与位移相似。
单元仅有KEYPOINT(3)选择的自由度,KEYOPT(3)=7或者8的选项允许单元用于热分析(带有热等代实常量)。
"COMBIN40 Input Summary".给出了单元输入概要。Element Input.给出了单元输入概述。
COMBIN40 Input Summary
节点:I, J
自由度:UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ, PRES, or TEMP (depending on KEYOPT(3) below)
实常数:实常数的单位取决于KEYOPT(3)的设置
K1-弹簧常量
C-阻尼系数
M-质量
GAP-间隙大小
FSLIDE-界限滑移力
K2-弹簧实常数(等同滑动)
注意:假如GAP等于零,接触面不能打开。假如GAP是负值,有初始冲突
假如FSLIDE 等于零,失去滑动能力。假如FSLIDE 是负值,运用单元“分离”特性。
材料性质:阻尼
表面荷载:没有
体荷载:没有
特殊性质:非线性(除非GAP和FSLDE等于零)
自适应下降
KEYOPT(1):
间隙性能:0-标准间隙能力
1-在初始接触厚(锁住)间隙保持闭合
KEYOPT(3):
单元自由度:0,1-UX(节点沿X轴的位移)
2-UY(节点沿Y轴的位移)
3-UZ(节点沿Z轴的位移)
4-ROTX(节点绕X轴的转角)
5-ROTY(节点绕Y轴的转角)
6-ROTZ(节点绕Z轴的转角)
7-PRES
8-TEMP
KEYOPT(4):
单元输出:0-产生单元所有状态的输出
1-假如GAP打(STAT=3)抑制单元输出
KEYOPT(6):
质量位置:0-质量在节点I
1-质量等量的分布于节点I,J之间
2-质量在节点J
COMBIN40 Output Data
单元的解答输出有一下两种形式:
1. 自由度结果包括在节点综合解答中
2. 附加单元输出如Figure 40.2: "COMBIN40 Behavior"所示
几个项目的演示如Figure 40.2: "COMBIN40 Behavior".所示。
位移方向与KEYOPT(3)选择的节点坐标系方向相符。STR值是弹簧在这个子步结束时的位移,STR = U(J)-U(I)+GAP-SLIDE。这个值用来确定弹簧力。对于轴对称分析,单元力以圆满的360度为基础来表达。值SLIDE是相对于起始位置在此子步末的累计滑移数值。
STAT描述了在此子步末用于下一子步的单元状态。假如STAT=1,间隙是关闭的,没有滑移产生。假如STAT=3,间隙是打开的。假如在一个子步末STAT=3,那么一个零刚度单元被运用。STAT=+2的值表示节点J移到节点I的右边;STAT=-2表示一个负滑动。求解结果的总体描述在Solution Output中给出。见ANSYS Basic Analysis Guide有察看结构的方法。
单元结果输出定义表格用如下符号:
在名称列中的冒号(:)表示项目可以通过构件名称进行方法进行访问[ETABLE, ESOL]。O列表示在Jobname.OUT中的可用性。R列表示在结构文件中项目的可用性。
在O列或者R列中,Y表示项目总是可以获得的,表格脚注的数字表示项目是有条件的获得,-表示项目不可获得。
Table 40.1 COMBIN40 Element Output Definitions
|
Name |
Definition |
O |
R |
|
EL |
Element Number |
Y |
Y |
|
NODES |
Nodes - I, J |
Y |
Y |
|
XC, YC, ZC |
Location where results are reported |
Y |
2 |
|
SLIDE |
Amount of sliding |
Y |
Y |
|
F1 |
Force in spring 1 |
Y |
Y |
|
STR1 |
Relative displacement of spring 1 |
Y |
Y |
|
STAT |
Element status |
1 |
1 |
|
OLDST |
STAT value of the previous time step |
1 |
1 |
|
UI |
Displacement of node I |
Y |
Y |
|
UJ |
Displacement of node J |
Y |
Y |
|
F2 |
Force in spring 2 |
Y |
Y |
|
STR2 |
Relative displacement of spring 2 |
Y |
Y |
1. 假如STAT的值是:
1-间隙闭合(没有滑动)
2-滑动的右方(节点J滑向I节点的右边)
-2-滑动的左方(节点J滑向I节点的左方)
3-间隙打开
2. 仅仅在质心可以用*GET获得的项目
Table 40.2: "COMBIN40 Item and Sequence Numbers"列出了可通过ETABLE命令用顺序号方法提取结果。在ANSYS Basic Analysis Guide和The Item and Sequence Number Table指南中有更多关于The General Postprocessor (POST1)的信息。下面的符号用于Table 40.2: "COMBIN40 Item and Sequence Numbers"中:
名称:输出数量在Table 40.1: "COMBIN40 Element Output Definitions"
中定义。
项目:为ETABLE命令预定义项目标签
E:对于单值或者常值单元数据的顺序号
Table 40.2 COMBIN40 Item and Sequence Numbers
|
Output Quantity Name |
ETABLE and ESOL Command Input |
|
|
Item |
E |
|
|
F1 |
SMISC |
1 |
|
F2 |
SMISC |
2 |
|
STAT |
NMISC |
1 |
|
OLDST |
NMISC |
2 |
|
STR1 |
NMISC |
3 |
|
STR2 |
NMISC |
4 |
|
UI |
NMISC |
5 |
|
UJ |
NMISC |
6 |
|
SLIDE |
NMISC |
7 |
COMBIN40假定与限制
1. 单元在单元坐标系中明确规定一个节点仅有一个自由度(见Elements that Operate in the Nodal Coordinate System)。
2. 单元假定仅在一维内工作。
3. 节点I和J可以位于空间的任何地方(也适用与重合)
4. 单元定义节点J相对于节点I发生正位移时间隙打开。假如给定一些条件,节点I和J相互交换,间隙单元作为一个吊钩单元,亦即当节点分离的时候间隙闭合。
5. 单元实常数不能从它们的初始值被修改。
6. 单元不能用EKILL命令使之无效。
7. 单元的非线性选项仅仅用于静态和瞬态动力分析中(TRNOPT,FULL)。
8. 假如用于其它的分析类型,单元在分析过程中保持初始状态。
9. 假如GAP或FSLIDE为零值,他们各自从单元中除去间隙或者滑动能力
10.假如有质量,质量时一维的。
11.假如间隙功能被利用,那么一个刚度被定义(K1或者K2)。
12.当刚度增加时,收敛速率会减小。假如FSLIDE不等于零,单元时非保守和非线性的。非保守单元要求荷载按实际的荷载历程逐渐的施加,并且用合适的顺序施加(假如多荷载步存在)。
13.仅仅可得到集中质量矩阵。
COMBIN40产品限制
当用下面列出的产品时,除前面部分给出的概括的假定和约束以外,对单元还有有一些具体的产品约束。
ANSYS Professional
结构分析:1.没有阻尼功能,CV1和CV2时不允许的。
2. 仅仅应力刚化和大变形时允许的。
3. KEYOPT(3)=7或者8是不允许的
4. 阻尼材料特性是不允许的。
5. FSLIDE和K2是不允许的。
ANSYS Structural
KEYOPT(3)=8(温度DOF)是不允许的。
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