弹簧在生活中的应用是十分广泛的。弹簧在交通、运输、汽车等领域发挥着重要的作用，螺旋弹簧是弹簧中的一个种类，螺旋弹簧在汽车悬架中得到了广泛的发展。对于弹簧压缩过程中的受力、变形等结构设计和计算公式，按照传统的设计方法来说，是十分复杂的，但如果利用有限元方法，就能较为直观客观的了解到弹簧压缩变形的全部过程以及想要得到的信息，以便用于计算和设计。弹簧的压缩测试如图 1 所示。
Abaqus/Explicit是显式结构动态分析仿真软件，适用于求解复杂的非线性动力学问题和准静态问题，例如短暂形成的冲击与爆炸等等。Abaqus/Explicit还有一个明显的特点，它对处理接触条件变化的高度非线性问题是非常有效的，也因为这个原因，在进行模拟弹簧压缩的这种高度非线性接触的研究中，采用 Abaqus/Explicit会得到理想的效果。
建立有限元模型
在进行有限元分析之前，需要先建立仿真模型，下面采用六面体与五面体结合划分网格的目的是为了提高计算的经济性。如图 2 所示，整个模型共 155333 个节点，130880 个单元。
图3上压缩板位移移动比例随时间变化曲线
边界条件
此计算模型旨在模拟弹簧在压缩试验台上的压缩过程。试验中，将弹簧放置于试验台上，从自由伸长状态压缩到设计的最大压缩状态。试验期间，弹簧的上端和下端完全受试验设备的摩擦力限制。
根据以上实验步骤，在Abaqus软件中设置如下约束条件：限制底座的移动及旋转自由度，限制上层压缩板的旋转自由度和两个移动自由度，施加向下的垂直位移，并使其位移量等于最大压缩量。其位移变化过程如图3所示。同时，设定两个接触对：底座和弹簧之间的接触，以及上层压缩板和弹簧之间的接触。对于弹簧自身，也要进行自我接触的定义。计算时间设定为2.0秒。
计算结果
图4展示了经过Abaqus/Explicit进行计算后，模型得到的弹簧应力和压缩后的位移结果。在2.0秒时，节点73870承受的应力最大，达到了423.9MPa。图5则展示了该节点在压缩过程中应力的变化情况。此外，从变形图上还可以看出，该弹簧在2.0秒时已经出现了并圈的情况。
通过上面所得到的分析实例可以看出：Abaqus/Explicit是一种能够较为精准模拟螺旋弹簧压缩过程的工具，使用该工具可以获取随时间变化的各种信息，例如应力、位移以及是否接触等等。经验积累后，该工具可以逐步取代相关的试验，这样可以降低成本并提高效率；另外，通过模拟弹簧被压缩的过程，可以帮助工程师更加直观和准确地理解和设计产品，从而实现一次性的正确设计效果。
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