弹簧在日常生活中的应用非常广泛。在交通、运输和汽车等领域，弹簧发挥着重要的作用。其中，螺旋弹簧是一种常见的弹簧类型，在汽车悬架系统中得到广泛应用和发展。
图1展示了弹簧的压缩测试。Abaqus/Explicit是一种显式结构动态分析仿真软件，适用于解决复杂的非线性动力学问题和准静态问题，例如短暂形成的冲击与爆炸等。Abaqus/Explicit的一个明显特点在于它对处理接触条件变化的高度非线性问题非常有效。正是因为这个特性，采用Abaqus/Explicit对高度非线性接触的弹簧压缩研究进行模拟会得到理想的效果。
1．建立有限元模型
在进行有限元分析之前，需要先建立仿真模型。本文采用六面体与五面体结合划分网格的方法，旨在提高计算的经济性。如图2所示，整个模型共包含155333个节点和130880个单元。
2．边界条件
这个计算模型的目的是为了模拟压缩试验台上弹簧的压缩过程。在试验中，弹簧被放置在试验台上，从其自由伸长状态被压缩到设计的最大压缩状态。在试验期间，弹簧的上端和下端完全受试验设备的摩擦力所限制。
根据上述实验步骤，需要在Abaqus软件中进行如下约束设定：底座的移动和旋转自由度受限制，上层压缩板的旋转自由度和两个移动自由度受限制，需要施加向下的垂直位移，并使其位移量等于最大压缩量。其位移变化过程以图3所示。同时，需要设定两组接触对：一组是底座和弹簧之间的接触，另一组是上层压缩板和弹簧之间的接触。对于弹簧自身，也需要定义自我接触。计算时间设定为2.0秒。
3．计算结果
图4展示了使用Abaqus/Explicit计算后，模型弹簧应力和位移的压缩结果。在2.0秒时，节点73870最高承受423.9MPa的应力。图5显示了在压缩过程中该节点应力的变化情况。此外，从变形图中可见，该弹簧在2.0秒时已经出现了环圈现象。
从上面的例子中可以看出，Abaqus/Explicit是一种能够精确模拟螺旋弹簧压缩过程的工具。使用该工具可以获得随时间变化的各种信息，如应力、位移和接触等。随着经验的不断积累，这个工具可以逐渐取代相关的实验，以降低成本并提高效率。另外，通过模拟弹簧压缩过程，能够帮助工程师更直观、准确地理解和设计产品，从而实现一次性的正确设计效果。想要了解更多有关仿真软件的相关信息，请继续关注我们。如果您希望申请软件试用或购买正版，也可以私信联系我们。
