ansys剛接約束的含義的案例
ANSYS各類型單元連接專題講解(五)之3D梁?jiǎn)卧c殼單元剛接
前面文章主要講解了2d梁?jiǎn)卧c2d實(shí)體單元的剛接問(wèn)題，今日主要講解3d梁?jiǎn)卧c殼單元的剛接問(wèn)題。前面文章有講，梁?jiǎn)卧齊OtZ外與殼單元有5個(gè)自由度物理意義相同，因而，當(dāng)需要考慮梁?jiǎn)卧c殼單元的剛接問(wèn)題時(shí)，只需考慮該自由度與殼單元其他自由度的約束方程。具體處理方式可根據(jù)實(shí)際情況采用不同的處理方法。
3d梁?jiǎn)卧c殼單元?jiǎng)傂赃B接按照位置關(guān)系的不同，可分為三類：
1）梁?jiǎn)卧砸欢ń嵌扰c殼單元相交。
2）梁?jiǎn)卧跉卧獌?nèi)。
3）梁?jiǎn)卧跉っ娴话那闆r。
下面對(duì)這三類情況分別進(jìn)行闡述。
一、梁?jiǎn)卧砸欢ń嵌扰c殼單元相交
該類情況示意圖如下：
此種方式可以通過(guò)梁?jiǎn)卧杂啥萊OTZ與殼單元其他自由度之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，建立約束方程，命令流為CE。很多教材上面都有梁?jiǎn)卧怪贝┻^(guò)殼單元的經(jīng)典案例，例如一個(gè)典型的采用CE建立約束方程的命令流如下：
CE,1,0,142,ux,1,23,ux,-1,2,rotz,ny(142)-ny(58)
CE,2,0,92,uy,1,30,uy,-1,2,rotz,-(nx(92)-nx(30))
此種處理方式水哥個(gè)人不推薦，一則建立數(shù)學(xué)關(guān)系太煩，二則在一個(gè)工程中，如果此類情況較多，工作量實(shí)在太大，所以一般這類情況我們是通過(guò)建立剛性區(qū)域解決，這種方式會(huì)自動(dòng)生成約束方程，雖不如之間建立約束方程合理，但能大大減少工作量。
關(guān)于剛性區(qū)域的討論，下期文章講解。
二、梁?jiǎn)卧跉っ鎯?nèi)的情況
此種情況應(yīng)該是工程中最多的情況，典型情況便是我們經(jīng)常所見(jiàn)樓板與梁的連接。
展開(kāi) ANSYS各類型單元連接專題講解（四）之2D梁與2D實(shí)體單元剛接
前面文章主要講解了梁?jiǎn)卧c其他類型單元鉸接的情況，從本篇文章開(kāi)始，將主要講解梁?jiǎn)卧c各類單元剛接的情況，而這也是我們?nèi)粘９こ讨斜容^常見(jiàn)的一種連接方式。
首先從2D平面單元單元開(kāi)始說(shuō)起。
盡管現(xiàn)在的ANSYS版本已經(jīng)摒棄了很古老的2D梁?jiǎn)卧挠肂eam18x系列單元代替，但為究其連接方法，這類方面仍具有一定的講解價(jià)值，例如我們計(jì)算一榀框架的時(shí)候多數(shù)時(shí)候是采用2D平面單元的。
2D梁?jiǎn)卧ǎ篵eam3、beam23、beam54
2D實(shí)體單元：plane單元
一般來(lái)講，2D梁?jiǎn)卧c2D實(shí)體單元剛接一般分為三種方法：
1）約束方程法；2）偽梁法；3）MPC法。
三種方法的連接原理無(wú)非是建立自由度之間的關(guān)系方程，但值得注意的是由于采用了局部區(qū)域的節(jié)點(diǎn)，因而在建立關(guān)系的局部區(qū)域內(nèi)可能會(huì)有應(yīng)力集中的情況，后處理當(dāng)中應(yīng)格外注意。
約束方程法后續(xù)講解3D梁?jiǎn)卧B接時(shí)會(huì)詳細(xì)說(shuō)明，此處簡(jiǎn)單說(shuō)下偽梁法與MPC法。
其實(shí)偽梁法與MPC法原理基本一樣，構(gòu)造一個(gè)虛擬梁?jiǎn)卧固摂M梁?jiǎn)卧c外部梁?jiǎn)卧?em>剛接，虛擬梁?jiǎn)卧c內(nèi)部實(shí)體單元強(qiáng)制剛接，從而間接實(shí)現(xiàn)外部梁?jiǎn)卧c實(shí)體單元的剛接效果。
使用偽梁法需注意的是，在建立虛擬梁?jiǎn)卧獣r(shí)，虛擬梁?jiǎn)卧獞?yīng)至少與實(shí)體單元的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相連，剛度可取為無(wú)窮大或者實(shí)際梁?jiǎn)卧?0^5倍。
下面以一個(gè)小案例來(lái)演示。
如上圖所示，兩塊小鋼板中間靠一小鋼梁連接，小鋼梁上有均布荷載，尺寸如上所示，均以mm計(jì)，中間鋼梁所受均布荷載為10KN/m,采用ANSYS模擬該情況。
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