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ANSYS弹簧单元模态分析问题

2018-02-01 10:45阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1684402925

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有同学问了一个用弹簧单元进行模态分析的问题，感觉挺有意思。
弹簧质量系统的固有频率的计算方法在下面这个图中，其中弹簧是线性弹簧，k为常数。
ANSYS弹簧单元模态分析问题
ANSYS弹簧单元模态分析问题
利用有限元仿真计算，采用combine39非线性弹簧，combine39单元可以用常数表来定义载荷-位移曲线
，通过定义多个点来直接给定弹簧的载荷-位移关系，（线性弹簧则直接采用k定义即可，载荷-位移为线性关系）。
注：模拟的弹簧质量系统的质量为单位1.
（1） 实常数表1,1 ，表示m=1,k=1，则按照线性弹簧的计算方法可计算得到固有频率为0.15915Hz，结果如下所示。
ANSYS弹簧单元模态分析问题
ANSYS弹簧单元模态分析问题
（2）还是combine39单元，实常数表2,1，表示k=1/2=0.5，按照线性弹簧固有频率计算方法同样可以得到以下结果，频率为0.11254Hz。
ANSYS弹簧单元模态分析问题
ANSYS弹簧单元模态分析问题
（3）实常数表1,1,2,1，定义两行数据，也即是两个点，第一个点的刚度k为1，计算得到频率值为0.15915。
ANSYS弹簧单元模态分析问题
ANSYS弹簧单元模态分析问题

采用combine14线性弹簧计算的结果如下，其中刚度k为0.5
ANSYS弹簧单元模态分析问题

对比可以发现，采用combine39计算模态时ansys程序只采用原点到第一个点的斜率作为计算固有频率的刚度k值，而与后面的其他点没有关系，也即是当成了线性弹簧单元来计算，并没有考虑非线性部分。

试了几次，也是同样的结果，比较奇怪。
猜测（1）计算固有频率用的k值和后续的点没有关系；
（2）ansys直接忽略了非线性的影响。

经过简单的推导，发现（1）不成立，非线性弹簧的固有频率理论上与线性弹簧不一样。
那么就有可能是（2）了，ANSYS直接忽略了？

经过一些朋友的查证，确实是ansys忽略了非线性


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