1、COMBIN40 单元描述 COMBIN40 是相互平行的弹簧滑动器和阻尼器的联合，并且串联着一个间隙控制器。质量可以用一个或者两个节点来连接。每一个节点有一个自由度，其自由度可以是一个节点的横向位移，转角，压力或者温度。质量、弹簧、阻尼器和/或者间隙可以从单元中除去。单元可以运用于任何分析。见 COMBIN40 在 ANSYS, Inc. Theory Reference 有更多的关于单元的详细的信息。其它带有阻尼器，滑行器或者间隙功能的单元有 COMBIN7, LINK10, CONTAC12,COMBIN14, MATRIX27, COMBIN37, COMBIN39, and CONT
2、AC52。图 40.1 COMBIN40 几何模型COMBIN40 输入数据 此联合单元如图 40.1 COMBIN40 几何模型所示。单元通过两个节点、两个弹簧常数 k1 和 k2（力/长度）、一个阻尼系数 C(力时间/长度)、一个质量M(力时间平方/长度)、一个间隙大小 GAP（长度）和一个界限滑移力FSLIDE(力)。（这里列出的单位仅用于 KEYPOT(3)=0,1,2, 或者 3）假如单元用于轴对称分析，这些值（除了 GAP）应该以圆满 360 度为基础。一个常数为零的弹簧（K1 或者 K2 为零，当不可二者度为零）或者阻尼系数为零，将使单元失去相应的功能。假如有质量，质量可位于节点
3、 I 或者节点 J 或者等效的分布于两节点之间。间隙的大小通过第四个单元实常数来定义。假如间隙值为正，那么存在间隙。假如间隙值为负，有这个数值大小的初始的冲突存在。假如间隙定于零，单元没有间隙的功能。FSLIDE 的值代表着弹簧在滑动前弹簧力必须超过的力的绝对值。假如 FSLIDE 为零，单元没有滑动功能，也就是假定刚性连接。“分离”特性允许一旦弹簧力达到界限力的绝对值时，单元弹簧刚度（K1）下降为零。这个限制以负的界限力的绝对值输入，并且可以用于受拉破坏和受压破坏。“锁住”特性可以用 KEYPOINT(1)选择。一旦间隙闭合，这个特性会去掉间隙打开的能力。这个组合单元的力挠度关系如图 Fig
4、ure 40.2: “COMBIN40 Behavior“所示（没有阻尼）。假如初始间隙为零，单元作为一个有抗拉及抗压能力的弹簧阻尼器滑动器来工作。假如间隙初始值不等于零，单元响应如下：当弹簧力（F1F2）是负的（压力），间隙保持闭合，单元作为一个弹簧阻尼平行组合来工作。当弹簧力（F1）增加且超过 FSLDE 值时，单元滑动并且弹簧力 F1保持恒定值。假如 FSLIDE 以一个负的符号输入，那么单元刚度下降为零并且单元移动，没有阻尼力 F1 的作用。假如弹簧力变为正的（拉伸），间隙打开，没有力传递。在热分析中，温度或者压力自由度的工作方式与位移相似。单元仅有 KEYPOINT(3)选择的自由度
5、，KEYOPT(3)=7 或者 8 的选项允许单元用于热分析（带有热等代实常量）。“COMBIN40 Input Summary“.给出了单元输入概要。 Element Input.给出了单元输入概述。COMBIN40 Input Summary节点：I, J自由度：UX, UY, UZ, ROTX, ROTY, ROTZ, PRES, or TEMP (depending on KEYOPT(3) below)实常数：实常数的单位取决于 KEYOPT(3)的设置K1弹簧常量C阻尼系数M质量GAP间隙大小FSLIDE界限滑移力K2弹簧实常数（等同滑动）注意：假如 GAP 等于零，接触面不能打开
6、。假如 GAP 是负值，有初始冲突假如 FSLIDE 等于零，失去滑动能力。假如 FSLIDE 是负值，运用单元“分离”特性。材料性质：阻尼表面荷载：没有体荷载：没有特殊性质：非线性（除非 GAP 和 FSLDE 等于零）自适应下降KEYOPT(1)：间隙性能：0标准间隙能力1在初始接触厚（锁住）间隙保持闭合KEYOPT(3)：单元自由度：0,1UX（节点沿 X 轴的位移）2UY（节点沿 Y 轴的位移）3UZ(节点沿 Z 轴的位移)4ROTX（节点绕 X 轴的转角）5ROTY（节点绕 Y 轴的转角）6ROTZ（节点绕 Z 轴的转角）7PRES8TEMPKEYOPT(4)：单元输出：0产生单元所
7、有状态的输出1假如 GAP 打(STAT=3)抑制单元输出KEYOPT(6)：质量位置：0质量在节点 I1质量等量的分布于节点 I,J 之间2质量在节点 JCOMBIN40 Output Data单元的解答输出有一下两种形式：自由度结果包括在节点综合解答中附加单元输出如 Figure 40.2: “COMBIN40 Behavior“所示几个项目的演示如 Figure 40.2: “COMBIN40 Behavior“.所示。位移方向与 KEYOPT(3)选择的节点坐标系方向相符。STR 值是弹簧在这个子步结束时的位移，STR = U(J)-U(I)+GAP-SLIDE。这个值用来确定弹簧力。
8、对于轴对称分析，单元力以圆满的 360 度为基础来表达。值 SLIDE 是相对于起始位置在此子步末的累计滑移数值。STAT 描述了在此子步末用于下一子步的单元状态。假如 STAT=1,间隙是关闭的，没有滑移产生。假如 STAT=3,间隙是打开的。假如在一个子步末 STAT=3,那么一个零刚度单元被运用。STAT=2 的值表示节点 J 移到节点 I 的右边；STAT=-2 表示一个负滑动。求解结果的总体描述在 Solution Output 中给出。见 ANSYS Basic Analysis Guide 有察看结构的方法。单元结果输出定义表格用如下符号：在名称列中的冒号（：）表示项目可以通过构
9、件名称进行方法进行访问ETABLE, ESOL。O 列表示在 Jobname.OUT 中的可用性。R 列表示在结构文件中项目的可用性。在 O 列或者 R 列中，Y 表示项目总是可以获得的，表格脚注的数字表示项目是有条件的获得，表示项目不可获得。Table 40.1 COMBIN40 Element Output DefinitionsName Definition O R EL Element Number Y Y NODES Nodes - I, J Y Y XC, YC, ZC Location where results are reported Y 2 SLIDE Amount of
10、sliding Y Y F1 Force in spring 1 Y Y STR1 Relative displacement of spring 1 Y Y STAT Element status 1 1 OLDST STAT value of the previous time step 1 1 Name Definition O R UI Displacement of node I Y Y UJ Displacement of node J Y Y F2 Force in spring 2 Y Y STR2 Relative displacement of spring 2 Y Y 假
11、如 STAT 的值是 :1间隙闭合( 没有滑动)2滑动的右方（节点 J 滑向 I 节点的右边）2 滑动的左方（节点 J 滑向 I 节点的左方）3间隙打开仅仅在质心可以用*GET 获得的项目Table 40.2: “COMBIN40 Item and Sequence Numbers“列出了可通过 ETABLE 命令用顺序号方法提取结果。在 ANSYS Basic Analysis Guide 和 The Item and Sequence Number Table 指南中有更多关于 The General Postprocessor (POST1)的信息。下面的符号用于 Table 40.2:
12、 “COMBIN40 Item and Sequence Numbers“中：名称：输出数量在 Table 40.1: “COMBIN40 Element Output Definitions“中定义。项目：为 ETABLE 命令预定义项目标签E：对于单值或者常值单元数据的顺序号Table 40.2 COMBIN40 Item and Sequence NumbersETABLE and ESOL Command Input Output Quantity Name Item E F1 SMISC 1 F2 SMISC 2 STAT NMISC 1 OLDST NMISC 2 STR1 NMI
13、SC 3 STR2 NMISC 4 UI NMISC 5 Output Quantity Name ETABLE and ESOL Command Input Item E UJ NMISC 6 SLIDE NMISC 7 COMBIN40 假定与限制 1. 单元在单元坐标系中明确规定一个节点仅有一个自由度（见 Elements that Operate in the Nodal Coordinate System）。2. 单元假定仅在一维内工作。3. 节点 I 和 J 可以位于空间的任何地方（也适用与重合）4. 单元定义节点 J 相对于节点 I 发生正位移时间隙打开。假如给定一些条件，节点
14、I 和 J 相互交换，间隙单元作为一个吊钩单元，亦即当节点分离的时候间隙闭合。5. 单元实常数不能从它们的初始值被修改。6. 单元不能用 EKILL 命令使之无效。7. 单元的非线性选项仅仅用于静态和瞬态动力分析中(TRNOPT,FULL)。8. 假如用于其它的分析类型，单元在分析过程中保持初始状态。9. 假如 GAP 或 FSLIDE 为零值，他们各自从单元中除去间隙或者滑动能力10.假如有质量，质量时一维的。11.假如间隙功能被利用，那么一个刚度被定义（K1 或者 K2）。12.当刚度增加时，收敛速率会减小。假如 FSLIDE 不等于零，单元时非保守和非线性的。非保守单元要求荷载按实际的荷载历程逐渐的施加，并且用合适的顺序施加（假如多荷载步存在）。13.仅仅可得到集中质量矩阵。COMBIN40 产品限制 当用下面列出的产品时，除前面部分给出的概括的假定和约束以外，对单元还有有一些具体的产品约束。ANSYS Professional结构分析：1.没有阻尼功能，CV1 和 CV2 时不允许的。2. 仅仅应力刚化和大变形时允许的。KEYOPT(3)=7 或者 8 是不允许的阻尼材料特性是不允许的。FSLIDE 和 K2 是不允许的。ANSYS StructuralKEYOPT(3)=8(温度 DOF)是不允许的。
