問題：

      最近碰到一個仿真，內(nèi)容大概是殼里有個彈簧 然后重錘沿著滑道掉落到彈簧支撐上。開始打算分步載荷加載，先讓重物剛好接觸彈簧再利用接觸或線形彈簧combin14進行連接，但是如果物體反彈脫離彈簧就很難控制。后來想直接在重物下面和底面支撐之間建立個非線性彈簧combin39，一段極小剛度，然后一段正常剛度，但是交接過渡處剛度很陡峭計算不易收斂。

方案：

      然后在幫助文檔中就突然看見了救星——combin40單元。Combin40單元有個gap 功能可以非常方便模擬彈簧與重物接觸前的間隙部分。即重物下落這段距離在沒有接觸彈簧時，就是gap距離，此時彈簧對重物沒有載荷關(guān)系。當下落接觸彈簧時，gap距離填滿，立即自動切換為普通線形彈簧。并且如果重物反彈脫離彈簧后，gap功能繼續(xù)有效。這個combin40單元簡直就為了這個仿真場景專門設(shè)定的一個單元。

并且 由幫助文檔可以知道，combin40 單元的彈簧功能還有FSlide選項，即彈簧在受力拉伸或者壓縮時，還可以設(shè)定一個極限值，表征彈簧K1的最大彈性力或者斷裂失效極限值。這個在模擬摩擦滑軌或者彈簧斷裂失效時也是很方便的，最重要的是該彈簧單元類似線性彈簧14單元計算快沒有負擔。

 

下面列出本人的一點使用體驗：

      Combin40彈簧與普通的combin14 彈簧單元對比:

殼體底面固定支撐，直接給重物設(shè)定Z向位移，（分五個載荷步，然后提取底殼的支撐力進行對比）

施加的位移載荷：

 

兩種彈簧單元提取的支撐反力載荷：

Combin14 彈簧 在重物底面和底殼之間正常建立彈簧連接，設(shè)定剛度12；

Combin40 彈簧 在重物底面和底殼之間正常建立彈簧連接，再插入command命令更改為40單元，設(shè)定間隙2mm 剛度12；

普通彈簧單元，在整個位移過程中底殼一直有載荷作用，即只要兩個連接面有位移差，就有彈簧力。

Combin40 彈簧單元， l 可以看到在初始約2mm的下降過程中底殼支反力幾乎為0。 l 最大位移4mm對應的支反力也剛好是12*（4mm-2mm）=24N； l 并且在反向位移-1mm時，對應的支撐力F又變?yōu)榱?N，彈簧gap仍然有效。

 

瞬態(tài)墜落過程：

      瞬態(tài)墜落仿真也非常絲滑，可以反應出重物下落對彈簧的最大沖擊力；和重物反彈脫離彈簧后的反彈高度；和重物逐漸衰減震蕩過程。

 

擴展應用：

鑒于combin40彈簧單元的gap功能這么好用，對于模擬地面支撐也非常適合。模擬地面支撐，workbench提供了compression only support約束方式，但是這個約束類似與建立個接觸面進行非線性接觸支撐，計算收斂性需要調(diào)試，計算時間也會增加。但是如果利用combin40單元，給支撐面的每個節(jié)點都創(chuàng)建一個對地的彈簧單元，并且設(shè)定一個大剛度和小的gap間隙，是不是也可以體現(xiàn)支撐面的單向支撐效果。

 

      示例：做了一個平板落在一個框架上，在重力作用下看邊緣支撐和平板的變形狀態(tài)。

對比支撐和平板間摩擦接觸面VS接觸部位節(jié)點對地的combin40單元

對比支撐和平板間摩擦接觸面	支撐不起作用只是模型對照。在平面支撐面的每個節(jié)點都建立對地的combin40單元

 

從計算時間和收斂性上看

 combin40單元有無可厚非的優(yōu)勢，再對比變形結(jié)果，變形狀態(tài)翹邊形態(tài)也幾乎一致。

 

注意事項：

      Combin40單元在上述類型的仿真場景中優(yōu)勢明顯，但是使用過程也有不少需要注意的地方。

l 不同與WB建立的普通彈簧單元（要求彈簧兩端點不能位置相同），combin40單元要求兩端點位置相同（位置不相同不會報錯但是有警告信息），

l 并且combin40單元只能約束一個方向的載荷，需要十分注意節(jié)點的方向。但全局坐標系與彈簧預設(shè)的方向不一致時，需要主動調(diào)整節(jié)點的方向。

l Combin40彈簧單元提供的FSlide功能也很有特點，負值可以模擬彈簧的斷裂失效。

 

 

鑒于最近對combin40單元的使用體驗如此舒服，而在WB中使用需要插入command命令，并且需要十分注意單元方向和節(jié)點順序（特別是傳力方向與全局坐標系不一致，而模型有比較大時，經(jīng)常會command命令寫錯方向，反復多次測試），因此筆者計劃將該單元的使用，結(jié)合自身需求制作為ACT插件。