ABAQUS如何定义只受拉而不受压的弹簧

在Interaction功能模块或Property功能模块中都可以通过Special菜单定义点质量(pointmass)、转动惯量(rolaryinertia)、弹簧(spring)、阻尼器(dashpot)等工程特征，其区别仅在于:在Interaction功能模块中定义的工程特征是属于装配件(assembly)的，而在Prop-erty 功能模块中定义的工程特征则是属于部件(part)的。

如何定义只受拉而不受压的弹簧？

只受拉而不受压弹簧实际上是一种非线性弹簧，即力和弹簧长度变化量之间的关系不是线性的。非线性弹簧无法在ABAQUS/CAE中直接定义，只能通过修改INP文件实现。为避免在修改INP文件时出现错误，可以首先在ABAQUS/CAE中定义线性弹，生成INP文件后，再在INP文件中将其改为非线性弹簧。

以连接模型中两点的弹簧为例(即SPRINGA弹簧单元)，说明其操作方法:在Interac-tion 功能模块中单击菜单 Special-Springs/Dashpots→Create，将类型设为 Connect two points，选择两个模型中的两个点，将Springstifness(弹簧刚度)设为一个任意的值，例如1000。在生成的INP文件中可以看到以下相关语句：

*Element，type=SpringA，elset =Springs/Dashpots-1 -spring1，

PartA-1.195，PanB-1.167**

*Spring，elset = Springs/Dashpots-1-spring

1000.

其中的 Springs/Dashpots-1-spring是ABAQUS/CAE自动给出的弹簧单元集合名称，Par-tA-1.195和PartB-1.167是弹簧所连接的两个节点，*SPRING语句下面必须要有一个空行(这是SPRINGA弹簧单元的规定)，1000是线性弹簧的刚度。接下来将上面从*SPRING到1000的3行语句替换为非线性弹的定义，例如:*Spring，elset =Springs/Dashpots-1 -spring， NONLINEAR

-1800，-0.1

-400，-0.04

0，0

0，1e

其中的 NONLINEAR表示非线性弹，数据行中的四对数据表示的是力和弹长度变化量之间的非线性关系(前面是力，后面是位移)，长度变化量为负值时，力为负值，表示弹簧受压时缩短;长度变化量为正值时，力为0，表示弹簧不受拉。

在提交ABAQUS/Explicit 分析时，为何在STA 文件中看到以下错误信息?

* * * ERROR: Mass is not defined for the rigid bodies with the reference nodes listed below , but notall translational degrees of freedom are constrained at the reference node, ABAQUS/Explicit now re-quires rigid bodies to have a non - zero, mass unless translational constraints are applied with the * BOUND.ARY option (see the ABAQUS Analysis Users Manual). Nodes that are part ofa rigid body do not requiremass individually but the rigid body as a whole must possess mass, unless constrgints are used, 7o remedythis error, either add translational constraints to the reference nodes with the *-BOUNDARY option or addmass using the * MASS option, whichever is appropriate to obtain the desired response.(在刚体参考点上既没有定义质量，也没有约束其所有平动自由度)

** * ERROR : Rotary inertia for the rigid bodies with the reference nodes listed below are not positivedefinite. ABAQUS/Explicit now requires rigid bodies to have positive definite rotary inertia unless rotationalconstrain:s are applied with the * BOUNDARY option ( see the ABAQUS Analysis Users Manual). Nodes thatare part ofa rigid body do not require mass and inertia individually, but the rigid body as a whole must pos.sess positive definite rotary inertia unless constraints are used. To remedy this error, either add rotational con.straints to the reference nodes with the * BOUNDARY option or, add inertia using the * ROTARY INERTIAoplion,whichever is appropriate to obtain the desired response.(刚体参考点上的转动惯量是非正定的)

上述错误信息已经给出了明确的提示:在进行动态分析时，如果刚体参考点的3个平动自由度没有被全部约束住(即刚体可以发生平动)，就需要在建模时在刚体参考点上定义整个刚体的质量(mass);如果刚体参考点的3个转动自由度没有被全部约束住(即刚体可以发生转动)，就需要在刚体参考点上定义整个刚体的转动惯量(rotaryinertia)。

图7-7 输人质量和转动惯量

根据上面的提示信息，解决方法包括添加适当的边界条件(注意要符合工程实际)，在刚体参考点上定义质量和转动惯量。

定义质量和转动惯量的方法是:在Interaction功能模块或Property 功能模块中，单击菜单Special→Inertia→Create，将类型设为PointMass/Iner-iia，选择刚体参考点，然后在如图7-7所示的对话框中输人质量和转动惯量。

转动惯量是刚体动力学中的重要物理量，其定义是:刚体内所有质点的质量与该质点到旋转轴距离的平方的乘积之和，其量纲是ML。刚体转动惯量的大小，表明了刚体运动状态改变的难易程度。当外力系对旋转轴的力矩一定时，转动惯量越大，转动状态的变化就越小;而转动惯量越小，转动状态的变化就越大。

对于如图7-8所示的质点P，其转动量的计算公式为：

由上述表达式可以看出，轴转动惯量必为正值，而惯量积可以是正值、负值或0。由于转动惯量的大小与所选取的坐标轴有关，因此在定义过程中一定要指定坐标轴。在图 7-7 所示的对话框中，默认的坐标系是全局坐标系。

在 Part 功能模块中，单击●(Query)按钮，选择 Volume properties，在窗口底部提示区中可以选择相对精度的大小(如图7-9所示)，单击Done按钮，信息区中就会给出部件的体积(volume)、形心坐标和惯性矩的查询结果(如图7-10所示)。

图7-9设定相对精度大小

在动态分析中，一般情况下都应把边界条件和载荷定义在刚体的质心上，因此在定义刚体参考点时，应使其位于质心。

（内容、图片来源：《ABAQUS有限元分析常见问题解答》，侵删）

版权与免责声明：

凡未注明作者、来源的内容均为转载稿，如出现版权问题，请及时联系我们处理。我们对页面中展示内容的真实性、准确性和合法性均不承担任何法律责任。如内容信息对您产生影响，请及时联系我们修改或删除。