Hinge連接器
關注創建者：匿名 創建時間：2021-11-30
Hinge連接器的實例教程
在（一）里討論了一些hinge的奇怪之處，只是簡單的調換了一些方向，就出現截然不同的運動模式：
這些現象可以解釋嗎？
能在定義hinge的時候，就對它的運動模式了然于胸嗎？應該是可以的。下面的解釋是本文作者根據資料和自己的理解給出，如有謬誤和差錯之處，哪位大神看到，請不吝賜教。
hinge 連接器單元的實質
hinge連接器單元實際上是兩種簡單連接器的復合：join連接器以及revolute連接器。
Join 連接器約束了兩點之間的相對位置關系，revolute連接器約束了兩點之間的旋轉關系，兩者結合就是hinge——只存在一個方向的相對轉動，其他五個相對自由度均被約束的運動關系。在abaqus中，定義基礎連接器join和revolute的結合（下圖左），與直接定義hinge（下圖右），效果是一毛一樣的。
join+revolute
hinge
分別了解revolute 和join，就能了解hinge的約束機制。
revolute 連接器
REVOLUTE 連接器等效實體與約束原理圖如上，它約束兩個節點（a\b）之間的兩個相對旋轉，并允許一個自由旋轉。 REVOLUTE 連接施加的兩個運動約束是：
且
兩個約束等效為一個，即a點的1軸和b點的1軸平行。
定義revolute時，需要定義兩個點a、b，以及兩點上的局部坐標軸，在CAE界面，orientation 1代表a點坐標軸，orientation 2代表b點坐標軸，通常會定義b點與a點初始坐標軸一致，此時初始角度為0。
重點是，a、b點不是絕對對等的，abaqus默認a點為連接器左端點，b點是連接器的右端點。左端點坐標軸1沿軸向指向端面內部，右端點b坐標軸1沿軸向指向端面外部。
展開 封面圖片是一款叫做hinge的約會軟件的logo。。。一個冰冷的機械結構居然能和約會聯系在一起--！
別說，還挺形象的，戀愛的男女就像hinge的兩片合頁繞著同一個軸轉動。。。
說正題~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Hinge 連接器作為abaqus連接器的一種，其實很好理解，因為我們很容易將這種連接形式具象化：現實世界中合頁組件出現在我們生活中的方方面面：車門、家門、各種柜門、計算機的轉軸、折疊手機等等，凡是涉及到開合的機械結構，很難繞過hinge，也正因為此，hinge是仿真中較常用到的一種連接器。
如果不深究，hinge的設置在abaqus中非常簡單，無非建點——連線——加hinge，定參考軸，特殊的可能再加上剛度、阻尼等。但是仔細研究一下，就會發現非常有趣的現象。比如下面這個結構：
非常簡單和典型的hinge結構，建模過程就不再詳述。
當固定一端，然后在hinge上加connector displacement后，另一端就會繞軸旋轉。問題來了：另一端會怎么轉？先隨意加一個位移約束，結果顯示hinge是順時針轉動的（正對xy平面沿z負向），為什么呢？
那和hinge定義軸向有關嗎？上圖的結果的hinge局部坐標x軸定義為全局坐標z軸正向，如果指向負向會不會有變化？結果：
果然部件開始逆時針轉動。
原模型中線特征端點1在左邊部件上，端點2在右邊模型上，如果在第二個模型基礎上再調換一下線特征兩個端點的順序：
結果：
運動又變回最初狀態了。
在此基礎上再把局部坐標軸x改回z軸正方向：
又變了。。。。
展開 采用了Hinge連接器，Abaqus的思路通過局部坐標系自由度約束來實現多體動力學模擬，和Adams建模不太一樣，圖中給出了陀螺頂點的進動軌跡與章動軌跡的投影。
同樣轉動的陀螺由于角動量守恒也會抵抗轉動。
模型設置：使用hinge連接器，一端連接剛體參考點，一端使用運動耦合連接軸孔，在使用顯示求解的時候運動耦合參考點出現了下面的錯誤，請問該錯誤會影響結果嗎，如果會該怎么處理。謝謝
娃娃機Abaqus有限元仿真
娃娃機的機械爪軸向作動桿對應到有限元模型中的Translator連接器，通過該連接器的參數建立不同抓緊力模式的分析模型。
娃娃機有限元模型
機械爪各個部件之間通過Hinge連接器進行連接，可伸縮吊繩用Axial與Rotation連接器來模擬。
機械爪連接器建模
機械爪在軸向作動桿拉力與推力作用下的抓緊與釋放動作如下。
機械爪抓緊與釋放過程
通過Abaqus/Explicit顯式動力學仿真分析，得到娃娃機以下3種抓緊力模式下的抓取效果。
弱力模式
超弱力模式
強力模式
娃娃機的抓緊力模式可通過內部控制電路調整，絕大部分商場的娃娃機都設置為弱力模式，間歇或偶發性地冒出一次強力模式。
不排除天賦異稟的你任何情況下都能抓到這種現象。
娃娃機內部控制電路
某型號娃娃機機械爪模式調整說明書
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hinge 連接器單元的實質
hinge連接器單元實際上是兩種簡單連接器的復合：join連接器以及revolute連接器。
Join 連接器約束了兩點之間的相對位置關系，revolute連接器約束了兩點之間的旋轉關系，兩者結合就是hinge——只存在一個方向的相對轉動，其他五個相對自由度均被約束的運動關系。
為什么同一個hinge 連接器，調換一下順序就發生這么多奇怪的事情，發現這個現象的時候，內心是不是和躺在地上的洛基一樣懵圈。。。
在《奇妙的abaqus hinge 連接器單元（二）》里我們嘗試解答吧。
分形虎鉗草圖與裝配
卡槽的轉動效果通過Hinge單元連接器來模擬，轉角限位則需要在連接器屬性里設置stop參數，為了分析的穩定，也可以加入其它屬性。
連接器的使用
局部坐標系下的轉動
在卡鉗動作的過程中，由于每個扇形都可以繞其局部坐標系旋轉，所以，只要還有觸手未完全接觸到工件，總是會存在一個非零的力矩使它轉動，直到完全接觸！
繞過減速帶（視角1）
繞過減速帶（視角2）
接下來是甩尾停車，直行中猛踩剎車后打方向，對應到我們的Abaqus虛擬駕校里就是將徑直行駛的車輛后輪Hinge連接器轉速迅速降至0，然后給轉向柱以指定轉角。
甩尾停車
最后是“科目五”：漂移。
動作要領：彎道行駛中迅速反打方向盤。
連接器運動
二、課程背景
針對Abaqus有限元分析在航空航天、汽車、船舶等各個工程領域應用時常見的建模疑問，歸納整理了幾個高級通用技術專題，通過理論+操作層面的深入學習，徹底弄懂各種建模參數設置的理論依據，并掌握實際應用的方法，這些通用技術適用于各個工程領域的模擬分析。
娃娃機有限元模型
機械爪各個部件之間通過Hinge連接器進行連接，可伸縮吊繩用Axial與Rotation連接器來模擬。
機械爪連接器建模
機械爪在軸向作動桿拉力與推力作用下的抓緊與釋放動作如下。
機械爪抓緊與釋放過程
通過Abaqus/Explicit顯式動力學仿真分析，得到娃娃機以下3種抓緊力模式下的抓取效果。
通過Abaqus來建模，先獲取預緊狀態下的鼠夾，通過Hinge連接器的彈性屬性來定義扭簧剛度，這個分析過程有一個關鍵技巧，即接觸設置在第二個分析步才起作用，夾子、固定針與觸發器達到預定的相對位置時激活接觸狀態，從而限制扭簧作用下夾子的反彈。
采用了Hinge連接器，Abaqus的思路通過局部坐標系自由度約束來實現多體動力學模擬，和Adams建模不太一樣，圖中給出了陀螺頂點的進動軌跡與章動軌跡的投影。
同樣轉動的陀螺由于角動量守恒也會抵抗轉動。
