剛性單元
關(guān)注創(chuàng)建者：田昊 創(chuàng)建時間：2018-09-12
剛性單元的視頻教程
HyperMesh裝配體網(wǎng)格導(dǎo)入ABAQUS中及rbe2/3單元在ABAQUS中建立
1.HyperMesh中怎樣快速建立粘膠單元； 2.HyperMesh裝配體網(wǎng)格怎樣導(dǎo)入到ABAQUS中生成裝配體網(wǎng)格； 3.ABAQUS中怎樣建立類似HyperMesh中的rbe2剛性單元和rbe3柔性單元。
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基于hypermesh TCL語言的電池包結(jié)構(gòu)仿真二次開發(fā)教程實例講解
檢查2D單元是否重復(fù) 6 . 單獨把個comp另存為一個文件 7.寫一個自動識別重復(fù)名寧的comps,并把文件移動到另外一個comp 8 . 批量給comps添加個前綴或者后綴 9. 刪除特定開頭的名字的components 10.模態(tài)分析自動化 11.自動抽取中面并重新命名 12.自動創(chuàng)建剛性單元
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基于hypermesh的【整車模型搭建12】——冷卻系統(tǒng)
因為發(fā)動機外表面不規(guī)則，如果和水箱接觸可能發(fā)生穿透，計算過程中也容易出現(xiàn)負(fù)體積等錯誤，所以水箱用實體單元模擬，外面包一層共節(jié)點的殼單元。散熱器用殼單元模擬。各個部件之間主要通過rigid連接，風(fēng)扇轉(zhuǎn)軸通過剛性單元連接和外殼連接。
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剛性單元的實例教程
案例12Virtual.Lab前處理操作之創(chuàng)建剛性單元Spider
關(guān)于LMSVirtual.Lab，大家了解的更多的是Acoutics模塊跟Motion模塊，實際上VL的前處理模塊功能也是非常強大的，有朋友在QQ群里詢問如何創(chuàng)建軸孔處的剛性單元Spider（相當(dāng)于Nastran中的RBE2單元）。因此做了一個案例給大家分享一下。僅供入門級的朋友參考，高手請繞道，呵呵。
感謝阿偉在本人學(xué)習(xí)LMS Virtual.Lab過程中的幫助！
本例視頻下載地址：http://pan.baidu.com/share/link?shareid=566429156&uk=1728334102
展開 MPC提供了一種剛性建模和建立剛性約束的方法，在Nastran中共有9種剛性單元（R-element），分別如下：
RROD----1個自由度，在延伸方向是剛性的；
RBAR----剛性桿，不同于RROD的是在桿的端點有6個自由度；
RJOINT----剛性鉸，鉸的每個端點有6個自由度；
RTRPLT----剛性三角形平板，每個頂點具有6個自由度；
RBE2----用于一個剛性體連接到任意數(shù)目的網(wǎng)格節(jié)點上，其主自由度是某個節(jié)點的6個方向的運動；
RBE1----同樣是用于將剛性體連接到任意數(shù)目的節(jié)點上，其主自由度和從自由度可由用戶任意選取；
RBE3----用于定義某個節(jié)點的運動是其他節(jié)點運動的加權(quán)平均；
RSPLINE----其系數(shù)（即AMi）是由連接到參考節(jié)點上的梁單元的斜率確定的，這種R-element一般用于改變mesh的大小；
RSSCON----在shell和Solid單元之間加約束；
MPC----用戶選擇的節(jié)點自由度線性組合，系數(shù)由用戶輸入。
RJOINT:
RJOINT的語法如下：
RJOINT EID GA GB CB
其中，EID為element ID；
GA為主節(jié)點（所有6個自由度也是主自由度）；
GB為從節(jié)點（即其自由度由其他節(jié)點自由度確定）；
節(jié)點GA和GB之間的長度必須為0。如果CB=123456或者為空，則節(jié)點GB將隨著網(wǎng)格節(jié)點GA一起移動。如果CB上所有的自由度都被釋放，則RJOINT成為一個機械鉸（兩個物體在某點鉸接，兩個物體可以互相繞著局部坐標(biāo)系的某一個軸，兩個或三個軸轉(zhuǎn)動）
展開 簡化方式則比較多樣，多用于區(qū)域線性行為，如計算模態(tài)等，在不考慮螺栓的影響可以直接采用剛性單元進(jìn)行替換，考慮到剛度、柔性的影響可以采用剛性單元和梁單元結(jié)合創(chuàng)建；當(dāng)更進(jìn)一步需要考慮螺桿的情況可以用實體代替螺桿。
可以說螺栓的創(chuàng)建十分多樣，而本次我們僅對剛性單元+梁單元的蛛網(wǎng)形式的批量操作進(jìn)行分享。
在一些框架類型，尤其是鋁制結(jié)構(gòu)，多采用鉚接形式進(jìn)行部件連接，一個框架中可能就有好幾十甚至上百個鉚接區(qū)域，對于這種重復(fù)且繁瑣的工作我們就亟需用一種簡便的方式去替代人工操作。
采用Hypermesh中的二次開發(fā)可以有效加快模型處理效率，僅對符合連接的孔與孔之間創(chuàng)建螺栓結(jié)構(gòu)，在非鉚接區(qū)域不予創(chuàng)建螺栓，效果如視頻所示。
文末有腳本內(nèi)容及模型文件，如有需求可以進(jìn)行獲取，十分感謝！
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1.什么是RBE2和RBE3
在有限元分析中，經(jīng)常會用到一種類似蜘蛛網(wǎng)形式的單元，大家對這種單元的叫法也都不一，比如rbe2、rbe3、多點約束、剛性單元、柔性單元、耦合等等，筆者這里還是習(xí)慣叫它rbe2和rbe3單元。這類單元一般用于施加邊界條件和連接，這篇文章簡要談一談rbe2和rbe3蜘蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)的作用、區(qū)別以及使用場景的區(qū)別。
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蜘蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)
2.單元特性
rbe2單元
rbe2單元就是常說的剛性單元，不同的求解器對剛性單元有不同的命令或關(guān)鍵字，例如在Optistruct和Nastran中以剛性單元以關(guān)鍵字rbe2給出。
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在Abaqus中，剛性單元常用*coupling-*Kinematic給出
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而在ANSYS中，剛性單元一般以cerig命令給出
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不同求解器對于rbe2單元的底層數(shù)值算法可能略有差異，但其物理表現(xiàn)形式大致相同。都是將主節(jié)點與從節(jié)點構(gòu)成一個無限剛度的區(qū)域，rbe2單元內(nèi)部節(jié)點間沒有任何相對運動，可以理解為整個rbe2單元形成了一個剛體，其主節(jié)點有6個自由度。由于rbe2單元其內(nèi)部無限剛度的特性，在有限元模型中使用rbe2單元會增加局部剛度，但一般在小范圍內(nèi)使用rbe2單元幾乎是不會對整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響的。
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展開 1.1模型1（殼單元離散，不考慮接觸與預(yù)緊力）
輪輞、輪輻與焊縫均使用殼單元模擬，總裝件的螺栓連接與加載軸均用KINCOUP剛性單元模擬，加載圓盤使用B31模擬，如圖1所示。
1.2模型2 （體單元離散，不考慮接觸與預(yù)緊力）
輪輞、輪輻、焊縫使用實體單元模擬，總裝件的螺栓連接與加載軸均用KINCOUP剛性單元模擬，加載圓盤使用B31模擬，如圖1所示。
1.3模型3（殼單元離散，考慮預(yù)緊力，接觸對模擬接觸）
輪輞、輪輻與焊縫均使用殼單元模擬，總裝件的螺栓連接與加載軸均用KINCOUP剛性單元模擬，加載圓盤使用實體單元模擬，加載圓盤利用KINCOUP單元與B31單元連接到車輪上， 利用接觸對模擬加載圓盤與輪輻安裝平面的接觸，如圖2所示。
1.4模型4（殼單元離散，考慮預(yù)緊力，GAPUNI模擬接觸）
輪輞、輪輻與焊縫均使用殼單元模擬，總裝件的螺栓連接與加載軸均用KINCOUP剛性單元模擬，加載圓盤使用實體單元模擬，加載圓盤用KINCOUP單元與B31單元連接到車輪上。利用DCOUP3D-GAPUNI模擬加載圓盤與輪輻安裝平面的接觸，如圖2所示。
1.5模型5（體單元離散，考慮預(yù)緊力，GAPUNI模擬接觸）
輪輞、輪輻、焊縫、連接件使用實體單元模擬，總裝件的螺栓連接與加載軸均用KINCOUP剛性單元模擬，加載圓盤用KINCOUP單元與B31單元連接到車輪上。 利用DCOUP3D-GAPUNI模擬加載圓盤與輪輻安裝平面的接觸，如圖2所示。
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剛性單元的最新內(nèi)容
2、 幾何模型與材料參數(shù)
（1） 模型構(gòu)建：
本案例采用三維可變形殼單元構(gòu)建吸能構(gòu)件模型，殼單元厚度為8 mm，采用三維離散剛性殼單元構(gòu)建剛性板。
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動力總成懸置系統(tǒng)有限元模型建立：
①動力總成建模方式：動力總成通常視為剛體，采用剛性單元和質(zhì)量點
<p>Abaqus常用螺栓連接簡化建立一般采用“螺栓頭部耦合近似+螺栓牙部耦合近似+參考點剛性梁單元連接”的方式，為方便工程簡便操作，本文提供插件：螺栓頭部耦合建立插件“buildCouplingByPointAndEdgesLoopStep”、牙部耦合建立插件“buildCouplingByOnlyFacesLoopStep”、剛性梁插件“boltOn2RP”。
簡化方式則比較多樣，多用于區(qū)域線性行為，如計算模態(tài)等，在不考慮螺栓的影響可以直接采用剛性單元進(jìn)行替換，考慮到剛度、柔性的影響可以采用剛性單元和梁單元結(jié)合創(chuàng)建；當(dāng)更進(jìn)一步需要考慮螺桿的情況可以用實體代替螺桿。
可以說螺栓的創(chuàng)建十分多樣，而本次我們僅對剛性單元+梁單元的蛛網(wǎng)形式的批量操作進(jìn)行分享。
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</figure>
</figure><p><br></p><p> 這種情況下，可以通過增加剛性面單元或殼單元起到近似軸對稱約束
八、展望
目前我用的這個2020版本無法創(chuàng)建質(zhì)量點，無法創(chuàng)建剛性單元等，最新的2025版本可以支持等效創(chuàng)建剛性單元、創(chuàng)建質(zhì)量點，新增的建模功能可更好對標(biāo)有限元模型，降低精度差異，因此，后續(xù)我也會下載最新版本進(jìn)行對標(biāo)分析。
八、展望
目前我用的這個2020版本無法創(chuàng)建質(zhì)量點，無法創(chuàng)建剛性單元等，最新的2025版本可以支持等效創(chuàng)建剛性單元、創(chuàng)建質(zhì)量點，新增的建模功能可更好對標(biāo)有限元模型，降低精度差異，因此，后續(xù)我也會下載最新版本進(jìn)行對標(biāo)分析。
ql-align-justify">第 15 部分：加法線性分析</p><p class="ql-align-justify">第 83 講 Multi-PL Loads</p><p class="ql-align-justify">第 84 講 多負(fù)載步驟</p><p class="ql-align-justify">第 85 講 斜荷載</p><p class="ql-align-justify">第 86 講 使用剛性單元加載
C.建立剛性壓板，設(shè)置參考點，模擬萬能試驗機壓頭，剛性單元不參與計算，不影響計算結(jié)果，加快運算速度。
2. 裝配，按壓縮試驗進(jìn)行裝配，從上到下依次為壓板-點陣-壓板。
3.設(shè)置材料屬性，本文為鈦合金TC4，密度4.43e-9Tone/mm3,彈性模量為118000MPa，泊松比0.3，應(yīng)力應(yīng)變值見下表所示。
編輯
蜘蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)
2.單元特性
rbe2單元
rbe2單元就是常說的剛性單元，不同的求解器對剛性單元有不同的命令或關(guān)鍵字，例如在Optistruct和Nastran中以剛性單元以關(guān)鍵字rbe2給出。
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