Hinge連接器的案例
奇妙的abaqus hinge 連接器單元（二）
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 奇妙的abaqus hinge 連接器單元（一）
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 Abaqus陀螺仿真
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。
顯式動力學出現必須要用隱式求解的警告
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
展開 老鼠踩到夾子后，它有多長時間來逃跑？Abaqus仿真-接觸狀態的妙用
這其中就有一種捕鼠器：老鼠夾子，結構簡單，操作方便。
它的主要部分是：4-扭簧，8-夾子，9-固定針，10-觸發器。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。
然后在外力觸發下，固定針從限位孔釋放，預緊的扭簧釋放彈性勢能，使夾子迅速反彈復位，這個過程是這樣的：
這里設置了較大的扭簧剛度，因此鋁管都被打變形了，計算表明夾子復位時間約為7ms。
油管上有人拿高速攝影機拍過老鼠夾子反彈的慢鏡頭，對于市面上一般產品，老鼠只有10ms左右的時間來判斷發生了什么，并作出逃離動作，這對它們來說真的是個很大的考驗，因為大部分老鼠的反應時間還沒有達到這么短，資料顯示，有些老鼠反應很快，但往往因為打掉鼻子流血過多而死。
要是沒有老鼠，倫敦就不會鬧鼠疫，牛頓那段時間也就老實待在三一學院了，不會跑到老家的蘋果樹下打坐，然后被一顆蘋果砸到，頓悟出力學的無上正等正覺，那么今天的高中生也會輕松很多，所以，老鼠確實挺討厭的是吧。
可是老鼠這東西很抗造，它們反應機敏、警惕性高，數量龐大且繁殖能力強，據說智商還不低，放眼人類歷史，人鼠之戰就是無休止的持久戰爭。
展開 Abaqus Connector-搭建整車底盤懸掛系統
麥弗遜式獨立懸架
麥弗遜式獨立懸架結構主要包括減震器（彈簧、阻尼器）、控制臂、穩定桿等，這些部件之間通過多種運動副連接在一起，傳遞載荷與運動關系。Abaqus中的Connector單元可以表達各種復雜的連接關系，實現汽車底盤懸掛系統的動力學建模分析。
Abaqus中的Connector單元（部分）
首先，我們可以簡化出懸架部件的基本構型，并以剛體的形式納入整車懸掛系統模型中，各個部件之間的連接關系采用Interaction模塊中的Connector單元來完成建模。
麥弗遜式獨立懸架結構簡化模型
Connector單元的GUI建模工具
底盤懸掛系統動力學模型整車外觀
轉向系統采用三種連接器單元：U Joint、Flow-Converter、Slip Ring，可以實現將轉向柱的轉動轉化為前輪拉桿的平動，推動前輪進行同步轉向。
轉向系統
利用Axial連接器的Elasticity和Damping屬性來定義各獨立懸架的減震器。
碾過減速帶（23.8Km/h）
減震彈簧的力-時間曲線
通過方向盤控制汽車的前進方向，先向左打一圈，再迅速回正、緊接著向右打一圈，繞過減速帶，在現實中操作起來很容易，現在我們要在Abaqus中實現這個過程，注意速度云圖，輪胎與地面接觸區域為藍色，代表此時輪胎純滾動。
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。
展開 【10月25-27日 上海】ABAQUS高級通用技術專題培訓
專家主頁：https://www.yqgqt.org.cn/z/394270
案例展示
圖 1 娃娃機仿真-鉸接與軸向Connector
圖2 周期性媒介-憤怒的小鳥
圖3 韌性損傷-振金遇到滅霸的戰刀
圖 4 彈簧下樓梯-顯式動力學
圖5 風吹國旗-柔性結構流固耦合
圖6 鋼鐵俠-后處理坐標變換
圖7 無人機抓捕-超柔性網繩動力學
圖8 陀螺仿真-Hinge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。
因涉及專題較多，各細分專題內容需要深入學習與實操練習，故本次高級培訓擬分三期進行，按通用性程度分為每期必講內容與每期選講內容。
三個期次培訓內容的側重點不同，分別涉及復雜裝配體結構分析/材料本構與材料失效問題/流固耦合問題，學員可根據需要選擇相應期次參加培訓。
三、適用人員
現對第一期（Abaqus復雜裝配體結構分析通用技術專題）培訓進行招生，該課程是常用的結構有限元分析高級應用教學，對簡單結構件及復雜裝配體工程結構的靜力學、動力學、屈曲、傳熱與模態分析建模建模方法進行詳細講解，涉及普遍的工程有限元線性、非線性問題，適合具有一定Abaqus基礎的高校學生及各企事業單位相關科研人員、工程師。
四、時間和地點
第一期9月26-28日，上課時間為3天，上海，Abaqus復雜裝配體結構分析通用技術專題培訓，具體時間-地點開課前兩周時間通知。
展開 【分形虎鉗】這個100年前的工具，絕對是天才設計！
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！這個力學邏輯在分形虎鉗的每一個層級都是成立的，而這正是它的設計巧妙之處！
速度矢量圖
無論工件外形多么復雜，當所有觸手和工件完全接觸之后，壓力會得到比較完整的分配，從而產生足夠且均衡的摩擦力將工件固定起來，通過CPRESS可以看到這一點。
觸手接觸壓力
分形虎鉗
近期培訓
點擊圖片，了解培訓內容~
提供sketch文件和3D幾何模型文件供交流使用，可以直接下載導入Abaqus~
鏈接：
https://pan.baidu.com/s/1Tygy8f8tu1K87Vk9mdloUQ
提取碼：jkyq
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