ansys单元-combin39..docx

COMBIN39－非线性弹簧单元单元描述：COMBIN39 是一个具有非线性功能的单向单元，可对此单元输入广义的力－变形曲线。该单元可用于任何分析之中。在一维、二维和三维的应用中，本单元都有轴向或扭转功能。轴向选项（longitudinal） 代表轴向拉压单元，每个节点具有3 个自由度：沿节点坐标系X，Y，Z 的平动，不考虑弯曲和扭转。扭转选项（torsional） 代表纯扭单元，每个节点具有3 个自由度：绕节点坐标轴X，Y， Z 的转动，不考虑弯曲和轴向荷载。此单元仅当每个节点有两个或者三个自由度的时候，才可以具有大位移的功能。单元的详细特性请参考理论手册中的COMBIN39 单元。本单元没有质量和热容量，这些性能可以利用其他适当的单元（如MASS21 和MASS71） 来加入。ANSYS 还提供了具有阻尼和间隙的双线性力－变形单元（COMBIN40）。下面是本单元示意图。图39-1 COMBIN39 单元几何特性 COMBIN39单元的输入数据单元的几何形状、节点位置和坐标系如图39-1（COMBIN39 单元示意图）所示。此单元可由二个节点和一条广义荷载－变形曲线定义。在结构分析中，曲线上的各点（D1，F1 等等）代表力－平动位移关系或者弯矩－转动位移关系；而在热分析中，这些点则表示热率－温度关系或者热流率－压力关系。进行轴对称分析时，应在整个360°范围内定义荷载。输入的荷载－变形曲线应当是从第三象限（压区）递增至第一象限（拉区）。两个相邻点之间的变形差值与输入的总变形的比值不应小至1E－7 左右。输入的最后一个变形必须为正值。要避免出现近乎竖直的线段。超出所定义的荷载－变形曲线范围后，荷载－变形关系维持为超出前的最后一段曲线表达的关系，此时状态标志亦等于最后一段的段号。如果压区的曲线有显式的定义（即不是通过拉区的镜像所得）， 那么在（0,0） 处和第一象限（拉区）内都必须至少定义一个点。若设置了关键字KEYOPT(2)＝1(不能承受压力)，则荷载－变形曲线不得延伸到第三象限内。值得注意的是，与接触单元相似，这种纯受拉的性能可能会导致计算时的收敛困难。可以参考“ANSYS 结构分析指南”中的接触部分以及本手册中对接触单元的描述，其中可以找到克服这种收敛困难的指要。特别提示：使用“镜像”这一选项可使得用于定义曲线的点数（原有20 个）实现翻番的效果。每段线的斜率可正可负，但是通过原点的那一段除外：它的斜率必须为正。在设置关键字KEYOPT(1)=1 的情况下，最末端的那段线斜率不可为负。同时，在第二和第四象限内不能定义荷载－变形点，且其他各段线的斜率不得大于通过原点的那一段。关键字KEYOPT(1)是卸载方式选项，可以选择沿与加载相同的路径卸载，亦可按平行于原点处的线段的斜率卸载。后一种方式可用于模拟滞回效应。关键字KEYOPT(2)提供了几种性能不同的加载曲线，如图39-2（COMBIN39单元荷载－变形曲线）所示。当节点仅有一个自由度时，通过关键字KEYOPT(3)可选定自由度的类型：可以是一个方向的平动自由度、一个方向的转动自由度、一种压力或者一个温度。另外，此单元的节点亦可具有多种类型的自由度（通过设置关键字KEYOPT(4)0）。此时单元的两个节点位置不可重合，因为加载的方向与两节点的连线方向间存在线性关系。选择轴向选项（KEYOPT(4)＝1 或3）将会创建轴向拉压单元，其每个节点具有两个或三个平动自由度。不考虑弯曲和扭转。选择扭转选项（KEYOPT(4)＝2）则可创建纯扭单元，此时单元的每个节点仅具有三个转动自由度。不考虑弯曲和轴向荷载。施加荷载时，应力刚化功能可用，但是有扭转荷载时该功能不可用。当同时设置关键字KEYOPT(4)＝1 或3 并使用命令NLGEOM,ON 时，此单元具有大位移的功能，且其每个节点仅有两个或者三个自由度。对于在加（卸）载通过荷载－变形曲线的斜率（切线斜率）变化过快的点时所产生的收敛困难，使用直线搜索法（LNSRCH,ON）常常会有所帮助。“COMBIN39 单元输入一览”给出了此单元输入的总结。“单元一般特性”中的“单元输入”项则给出了所有单元输入的通用性描述。COMBIN39单元输入一览节点I，J节点自由度UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ, PRES, TEMP 可通过KEYOPT(3) 选择设为一维单元可通过KEYOPT(4) 选择设为有限的二维或三维单元实常数D1, F1, D2, F2, D3, F3, D4, F4, ..., D20, F20 可参照（COMBIN39 的实常数表）中的描述材料性质DAMP（材料阻尼）表面荷载不支持体荷载不支持特殊用法非线性应力刚化大位移KEYOPT(1)控制卸载路径0-沿与加载相同的路径卸载1-按平行于原点处