Simcenter3D?Pre/Post是一款全面的有限元建模和結果可視化產品，旨在滿足有經驗的分析師的需求。Pre/Post包括一整套預處理和后處理工具，并支持廣泛的產品性能評估解決方案。Pre/Post可用于NX和Simcenter3D。本文針對其螺栓連接1D連接以及邊界條件部分內容講述。

您可以使用一維連接來連接裝配有限元文件中的組件，或連接FEM中的多個片體和實體。您還可以使用一維連接來定義蛛網，以對銷釘或螺栓進行建模、分布質量、分布載荷或約束，或者為柔性體分析定義連接點。您可以選擇：

• 1D 連接器創建的彈性或剛性元素類型。

• 在幾何圖形之間（例如，將邊連接到面）或 FE單元（如兩個節點之間）之間創建一維連接。

圖1 一維連接

可以使用點對點（基于幾何）和節點到節點（基于FE）連接器將一個主體或組件FEM上的節點或點連接到另一個主體或組件FEM上的節點或點。這些連接類型的典型用途包括：

• 對結構（如銷釘、螺栓或支柱）進行建模。

• 創建用于分配質量或載荷的蜘蛛元素。

• 當邊緣到邊緣或邊緣到面連接不合適時連接網格。例如，您可以使用節點到節點連接來連接沒有基礎幾何體的導入網格。

一對一連接

選擇單個源節點或點以及單個目標節點或點，然后單擊“應用”或“確定”時，軟件將生成指定類型的單個元素。此方法通常與結構一維圖元一起使用，用于對結構（如銷釘、螺栓或支柱）進行建模。

圖2-1一對一連接

一對多連接

如果選擇單個源節點或點以及多個目標節點或點（反之亦然），并且指定剛性或約束元素類型（如NastranRBE2s 或RBE3），則軟件將創建一個蜘蛛元素。單個源節點是核心節點，多個目標節點是分支節點。

圖2-1一對多連接

在“一維連接”對話框中，創建節點到節點連接時，可以使用“連接方法”列表中的“鄰近蜘蛛”選項，根據分支節點與核心節點的相對接近度，在核心節點和分支節點之間創建蜘蛛類型約束元素連接。

• 使用“選擇核心節點和支腿節點”選項，可以在核心節點已存在的孔中創建一個或多個連接元素。選擇核心節點和腿節點并指定搜索距離。該軟件在每個核心節點和位于指定搜索距離內的腿部節點之間創建蜘蛛連接元素。

• 如果同一個分支節點位于多個核心節點的搜索距離內，則該節點可以連接到這些核心節點。

• 如果軟件在搜索距離內找不到任何分支節點，則不會為該核心節點創建蜘蛛元素。

• 使用“僅選擇支腿節點”選項可在核心節點尚不存在的孔中創建單個連接元素。軟件通過計算腿節點的平均位置來確定核心節點的位置。例如，可以使用此選項創建一個蜘蛛元素，其中支腿節點位于定義孔的元素的自由邊上：

圖3-1選則支腿節點

圖3-2軟件生成蜘蛛網1D連接

使用Nastran求解器時，RBE2和RBE3元素的行為不同：

• RBE2 — 單核節點（獨立節點）的活動自由度強制執行支腿節點（從屬）的活動自由度。因此，RBE2 元素中包含的所有節點的活動自由度被視為剛性連接。

圖4-1 1獨立節點 2從屬節點

• RBE3 — 腿節點（獨立節點）的活動自由度的加權平均值強制執行單個核心節點（從屬）的活動自由度。此權重設置為 1，無法使用此軟件進行更改;所有節點對運動的貢獻均等。與RBE2不同，RBE3元件是柔性的（不是無限剛性的），因為腿部節點允許自由。此單元類型的常見用途包括添加和分配質量而不增加剛度，以及將載荷從多個點分布到單個點。

圖4-2 1從屬節點 2獨立節點

• 重依賴關系，當兩個元素共享一個依賴節點時，會發生雙重依賴關系。如果模型包含雙重依賴關系，則求解器可能無法正確解析模型中的自由度。如下圖所示：

圖4-3RBE2（左）和RBE3（右）元素中的雙依賴節點

使用一維連接的一維網格到面，類型將一維網格上的節點連接到所選面上的節點。當您需要將一維晶格網格上的自由節點連接到實體網格面上的節點時，此選項很有用。

軟件將所選節點沿法線投影到指定的面上。

• 如果投影節點位于面之外，但在此容差值內，軟件將使用該節點創建指定類型的連接元素。

• 如果投影節點位于面之外且超出此容差值，則 軟件不會使用該節點創建指定類型的連接元素。

圖5-1相鄰主體表面上的一維晶格網格和2D網格

圖5-21D 桿單元將晶格網格上的節點連接到相鄰主體上的2D網格中的節點

使用“螺栓連接”命令對以下類型的有限元螺栓連接進行建模：

• 用螺母固定到位的螺栓。

• 螺紋（螺紋）孔中的螺栓。

• 螺栓型連接，僅由兩個配接體之間的連接平面上的蜘蛛單元表示。

圖6-1螺栓連接

圖6-2帶螺母效果

圖6-3沉孔效果

還可以將螺栓的柄建模為零長度彈簧元件，而不是梁單元。如果要直接定義螺栓連接處的剛度并使力恢復更簡單，則可能需要使用彈簧單元對螺栓進行建模。求解模型時，可以提取彈簧位置處的力或力矩。但是，如果需要對螺栓施加預載荷，則必須使用梁單元對螺栓的刀柄進行建模。在“螺栓連接”對話框中，選擇“使用彈簧元素將頭部連接到螺母”或“使用彈簧元素連接頭部到絲錐”選項，以使用零長度彈簧元素而不是梁元素對螺栓的柄進行建模。如果使用彈簧單元對螺栓的柄進行建模，則軟件會在主體的中間創建兩個重合的節點，并在這些實體上定義頭部和螺母或頭部和絲錐。該軟件使用零長度彈簧元件連接兩個節點。這兩個節點是兩個蜘蛛型連接元素的核心節點。

• 對于螺栓頭部的蜘蛛連接，支腿連接到指定頭部接觸表面上頭部直徑內的所有節點。

• 對于螺栓螺母的蜘蛛形連接，支腿連接到指定螺母接觸表面上螺母直徑內的所有節點。

• 對于螺紋曲面的蜘蛛連接，支腿連接到位于指定有效螺紋長度內的螺紋孔長度上的所有節點。

下圖顯示了使用彈簧元件建模的頭部和螺母之間的螺栓示例。

• （A） 顯示由零長度彈簧元件連接的兩個重合節點的位置。此處顯示的節點之間的距離在這里被夸大了，僅用于說明目的。

• （B）顯示螺栓側蜘蛛元件的腿節點與頭部直徑內的節點之間的連接。

• （C）顯示螺母側蜘蛛元件的腿節點與螺母直徑內的節點之間的連接。

圖7-1使用彈簧單元對螺栓桿建模

載荷、約束和仿真對象都被視為邊界條件。仿真導航器提供了用于創建、編輯和顯示邊界條件的工具。您還可以使用“主頁”選項卡上的圖標創建邊界條件→載荷和條件“組。

邊界條件對話框上顯示的選項特定于活動求解及其關聯的求解器。

例如，如果活動解決方案使用SimcenterNastran 求解器，則“創建力”對話框會提供特定于SimcenterNastran FORCE 卡的選項。

可以在創建解決方案之前或之后創建邊界條件：

• 如果首先創建解決方案，則載荷、約束和模擬對象將存儲在模擬中各自的容器中：加載容器、約束容器和模擬對象容器。還可以將它們分配給這些容器中的文件夾。新的邊界條件和文件夾將自動添加到活動解決方案或步驟中。

• 如果先創建載荷、約束和模擬對象，它們將存儲在模擬中各自的容器中。然后，您可以將各個邊界條件或文件夾拖放到創建的解決方案中

邊界條件可應用于幾何圖形（邊、面、頂點、點）和FEM對象（節點、元素、元素面和元素邊）。特別是，基于FEM的邊界條件對于沒有基礎幾何體的導入網格、幾何圖形未定義的位置以及在抽象過程中移除小邊和面的區域非常有用。對于許多邊界條件，您可以使用字段或表達式來定義邊界條件的大小如何隨時間、溫度或頻率而變化，以及邊界條件的大小在幾何圖形或FEM對象上如何進行空間分布。有關詳細信息，請參閱使用字段和表達式定義邊界條件。

您可以從源模擬導入邊界條件，以便在另一個模擬中重復使用。有關導入建模對象的詳細信息，請參閱導入仿真實體。

圖8-1邊界條件