ANSYS Workbench弹簧连接定义指南

弹簧是一种特殊形式的连接，在ANSYS经典中可以通过pspnrg命令(目前pspnrg命令已被新版移除，Help中已经查询不到)或者直接E命令建立，单元种类和单元实常数需要事先进行定义，整体来讲，对初学者而言，在APDL中建立弹簧还是挺费劲的。

而对于Workbench来讲，弹簧的建立比较简单，且画面也比较直观，今天就简单介绍下如何在Workbench中建立弹簧。

Workbench中的弹簧位于Connections菜单下，总体来讲，分成两类：一种是体和体的连接，一种体和大地的连接。

其实就是上述APDL两种建模方式的具体化，体和体连接对应于直接采用E命令建模，体和大地的连接对应于采用命令psprng命令建模。

注意这里的体，不一定非要是实体，他可以是一条线，一个面，一个节点，是一个泛指的概念。

1体和体连接的设置

该设置的底层原理为：通过用户指定的区域，在区域内设置两个弹簧的节点，其中弹簧的节点和选定区域的节点进行耦合，然后再用E命令生成弹簧单元连接这两个节点。

如下所示，点击Body to Body后，就会弹出如下的设置对话框，下面分别解释。

1、Type: 弹簧类型的定义

所谓弹性类型，也即是指定为轴向弹簧或者扭转弹簧(Longitudinal or Torsional)，在workbench中新建弹簧默认为轴向弹簧，如果你想要更改弹簧为扭转弹簧，需要将beta选项打开后才可以选择。

步骤如下：

返回wb主界面，选择tool，选择option,在选择Apperance, 打开Beta Options即可。退出wb，重新打开mechical，即可看到弹簧的类型可以选择了。

2、Sping Behavior: 弹簧行为的定义

对于轴向弹簧来讲，弹簧行为可分为双向拉压、单向受压、单向受拉，如下所示，其中单向受压以及单向受拉也是需要打开Beta选项后才可看到。

当选择Both的时候软件采用的Combin14单元，如果选择单向受压或者单向受拉，软件采用的link180单元，注意不是大家想象中的Combin39单元，而如果要link180考虑单向受压或者单向受拉，需要打开大变形开关！也即当你使用单向受压或者单向受拉功能时，一定要打开大变形开关才可求解。

如果你要使用39单元，则必须要采用命令流自定义单元类型以及本构曲线！

3、弹簧刚度的定义

如果是双向受压，采用14单元，则除了可以输入弹性刚度外，还可以属于阻尼系数，而如果采用单向受压或者单向受拉，则只能输入刚度。

4、Preload: 预载定义

WB中可以很方便的对弹簧施加预载，类似预应力的概念，有两种施加方式，一种是直接指定预载的大小，第二种是指定预载的位移，软件通过胡克定律，结合定义的弹簧刚度计算预载。

5、弹簧的长度

弹簧长度无需用户定义，软件根据首末端点的位置自动计算。

6、Element APDL Name

如果需要导入到经典中查看，可以手动给一个编号，方便查看。

7、Socpe

也即弹簧的作用范围，是体和体连接还是体和大地连接。

8、Reference和Mobile

Reference和Mobile的选项内容类似，这里不在分开介绍。两者的作用相同，就是指定弹簧端点的耦合范围，其中Reference相当于是指定弹簧的起点，Mobile相当于是指定弹簧的终点，通过起点和终点也即确定了弹簧单元坐标系的X轴方向。

下面对Reference和Mobile具体的设置做个说明。

1）Scoping Method: 指定弹簧节点对应耦合范围的选择方式，分成三种：几何选择，集（named selection）以及选端点。

对于选择方式，个人建议如下：

a. 如果你的模型简单，且只需要单个弹簧，则可采用几何选择或者集的方式;

b. 如果你需要在两个面或者两个体之间施加多个弹簧，比如扭转弹簧和轴向弹簧一起施加，则这个时候建议使用选端点创建。原因在于弹簧的节点和需要作用的面生成约束方程，如果多个弹簧均是采用几何选择的方式，则可能作用面上的一个节点同时在多个约束方程中，不利于ANSYS的求解，且会弹出如下警告。而如果采用选端点，则作用面上的节点只需要和选端点生成约束方程，这样在施加多个弹簧的时候就不会有多个约束方程的提示。