彈簧單元是有限元分析中常用的元素，用于模擬連接件在某個(gè)方向上的剛度特性。每個(gè)彈簧單元只有一個(gè)自由度，因此僅能代表一個(gè)方向上的剛度。在給彈簧單元賦予屬性時(shí)，必須準(zhǔn)確把握其方向，否則可能導(dǎo)致剛度屬性錯(cuò)誤地

彈簧單元是有限元分析中常用的元素，用于模擬連接件在某個(gè)方向上的剛度特性。每個(gè)彈簧單元只有一個(gè)自由度，因此僅能代表一個(gè)方向上的剛度。在給彈簧單元賦予屬性時(shí)，必須準(zhǔn)確把握其方向，否則可能導(dǎo)致剛度屬性錯(cuò)誤地應(yīng)用在其他方向上，進(jìn)而影響到連接件的剛度特性。

軸承剛度模擬與MPc建立

軸承通常具有軸向剛度和側(cè)向剛度，在簡(jiǎn)化分析中可以利用彈簧單元來模擬其平動(dòng)方向的剛度特性。通過在Patran中采用RBE（Rigid Body Elements）來建立MPc（Multi-Point Constraints），將MPc1與軸承內(nèi)圈相連，MPc2與軸承外圈相連，然后約束這兩個(gè)MPc的各個(gè)自由度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)軸承的模擬。

彈簧與節(jié)點(diǎn)建立及方向剛度設(shè)置

在MPc1與MPc2的獨(dú)立節(jié)點(diǎn)之間建立MPc3，釋放其UX、UY、UZ、RZ自由度，并設(shè)置坐標(biāo)系以確保仿真的準(zhǔn)確性。隨后，在這些獨(dú)立節(jié)點(diǎn)之間建立四個(gè)彈簧，分別模擬平動(dòng)自由度和軸承轉(zhuǎn)動(dòng)方向的自由度，其中RZ方向需要額外設(shè)置人為剛度以進(jìn)行靜力學(xué)分析。

彈簧剛度設(shè)置與影響

根據(jù)需求，設(shè)置不同方向的彈簧剛度，如UX方向?yàn)?e8N/m、UY方向?yàn)?e8N/m、UZ方向?yàn)?e8N/m，以及RZ方向?yàn)?e4N.m/rad。這些剛度值的設(shè)置需考慮彈簧單元兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的分析坐標(biāo)系，并非相對(duì)于“屬性框中User Def CS number定義的坐標(biāo)系”，因此在設(shè)置時(shí)需要注意這一點(diǎn)。

約束設(shè)置與力的施加

對(duì)軸承外圈進(jìn)行約束，并在MPc1獨(dú)立節(jié)點(diǎn)上分別施加三個(gè)方向大小均為1e6N的力，以模擬實(shí)際工作環(huán)境下的加載情況。這些約束和力的設(shè)置對(duì)于模擬分析結(jié)果的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。

變形分析結(jié)果及解讀

最終仿真結(jié)果會(huì)顯示出三個(gè)方向的變形情況，其中X、Y、Z方向的變形理論計(jì)算值分別為1e-2m、5e-3m、3.33e-3m。由于軸承內(nèi)圈本身的剛度會(huì)對(duì)總體剛度產(chǎn)生影響，因此仿真結(jié)果可能會(huì)偏大，需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行綜合解讀。

通過以上的Patran中彈簧單元設(shè)置技巧，可以更準(zhǔn)確地模擬連接件的剛度特性，為工程設(shè)計(jì)提供更可靠的分析結(jié)果。