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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(diǎn)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。 ?

但是影響的變形范圍存在差異下面詳細(xì)提取被連接件表面變形數(shù)據(jù):通過變形曲線可以得到:①不同連接方式差異主要體現(xiàn)在接觸區(qū)，接觸區(qū)外變形的相對誤差均在可接受范圍內(nèi)②接觸區(qū)域變形程度:Rbe3>實(shí)際接觸>Bond>Rbe2為了更加量化去對比不同方式在接觸區(qū)域的差異，以接觸區(qū)域RMS變形作為接觸面等效壓縮變形，得到Contact，Bond，Rbe2，Rbe3方式得到的等效變形分別為:2.64um

RBE2單元RBE2單元是一種將運(yùn)動和力的約束從一個節(jié)點(diǎn)（通常是中心或獨(dú)立節(jié)點(diǎn)）傳遞到周圍節(jié)點(diǎn)的剛體連接。在RBE2單元中，中心節(jié)點(diǎn)的位移和旋轉(zhuǎn)會直接施加到所有從節(jié)點(diǎn)上，這意味著所有從節(jié)點(diǎn)與中心節(jié)點(diǎn)之間的相對位移和旋轉(zhuǎn)為零。換句話說，從節(jié)點(diǎn)會嚴(yán)格遵循中心節(jié)點(diǎn)的位移和旋轉(zhuǎn)。“RBE2 單元通常用于連接部件、應(yīng)用固定邊界條件和其他需要剛性連接的場合。

定義1號單元類型et,2,21!定義2號單元類型sectype,1,shell !定義殼單元截面secdata,5!厚5mmr,1,0.0000001mp,ex,1,2.06e5 !材料數(shù)據(jù)mp,nuxy,1,0.3!

“剛性”，ansys中叫“cerig”，abaqus中叫“coup_kin”，體現(xiàn)一種剛性的連接行為Rbe3也代表一種特殊的多點(diǎn)約束方式，simulation中叫“分布”，ansys中叫“rbe3”，abaqus中叫“coup_dis”，體現(xiàn)一種柔性的連接行為當(dāng)然，用來模擬綁定連接行為的方式還有很多，比如分布式的rbe2，分布式的rbe3，梁單元等等，本文僅對常用幾種進(jìn)行探討

若是使用ViewFlex自動劃分網(wǎng)格，支持的單元類型有實(shí)體（四面體、五面體、六面體）、殼體（三角形、四邊形），連接點(diǎn)支持剛性（RBE2）、柔性（RBE3）兩種連接方式。2.局限性說明拉伸方法局限性：須用戶定義中心線、截面屬性及連接點(diǎn)。相比采用Beam梁、Fepart兩種方法，構(gòu)建過程略顯復(fù)雜，且基于模態(tài)疊加的方法只能分析小變形，適用范圍也不如上述兩種方法。

2026年清明節(jié)前完成了非線性rbe3也就是Abaqus考慮有限變形下分布耦合的開發(fā)工作。從計算結(jié)果和迭代效率來看，做到了和Abaqus的完全一致性。大變形rbe3的開發(fā)難度要遠(yuǎn)大于大變形rbe2，加上連接單元的開發(fā)，現(xiàn)在已初步具備了有限轉(zhuǎn)動下一階二階變分求導(dǎo)的能力。

（1） 點(diǎn)之間的約束關(guān)系RBE2每個Slave節(jié)點(diǎn)的位移都必須和Master節(jié)點(diǎn)相等，也就是每個Slave節(jié)點(diǎn)對應(yīng)1個約束關(guān)系，所以RBE2的約束關(guān)系數(shù)目=Slave節(jié)點(diǎn)數(shù)，對每一個Slave節(jié)點(diǎn)自由度，都應(yīng)該有一個Lagrange因子，該Lagrange因子可以認(rèn)為綁定在Slave節(jié)點(diǎn)上的物理量。

20份處理，整體網(wǎng)格密度為15mm分別使用兩種密度網(wǎng)格進(jìn)行計算，按照核心彎曲部分20份處理的15mm網(wǎng)格，以及按照厚度方向2層處理的2.5mm網(wǎng)格，如下所示： 網(wǎng)格示意提取兩種網(wǎng)格密度下的變形結(jié)果（由于變形是整體累加，所以直接對比最大變形部位以及一些典型特征部位）： 變形結(jié)果變形結(jié)果中，15mm網(wǎng)格最大變形0.316mm，2.5mm網(wǎng)格最大變形

但是rbe2的從節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動與主節(jié)點(diǎn)完全相同，主要用于模擬剛性連接；而rbe3單元的主節(jié)點(diǎn)位移是眾多從節(jié)點(diǎn)位移的平均值。7.工程（名義）應(yīng)力應(yīng)變曲線與真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線在實(shí)驗測量材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線時，需要使用如下圖所示的儀器在對材料進(jìn)行拉伸時，材料的截面會發(fā)生頸縮。

AIFEM針對該痛點(diǎn)，在2023R2版本新增了自動創(chuàng)建螺栓連接功能，用戶僅需要輸入孔洞直徑和螺桿長度的范圍，軟件通過搜索和識別螺栓孔對，自動生成螺桿-蛛網(wǎng)形式的一維螺栓連接，提供梁單元-RBE2單元、梁單元-RBE3單元、RBE2單元-RBE2單元等多種單元組合形式可供選擇，并可批量賦予材料屬性。螺栓連接在網(wǎng)格更新后會自動更新。

定義RBE（rigid body element）連接RBE單元相當(dāng)于RecurDyn中的FDR單元，是對柔性體施加約束和載荷的重要單元 1)選擇1D連接 2)選擇建立RBE的方式為點(diǎn)到面（因此具體需要選擇一個點(diǎn)和一個面） 3)設(shè)置單元屬性類型為RBE2 4) 需要選擇的點(diǎn)為兩端圓心連線的中點(diǎn)，因此點(diǎn)擊選擇點(diǎn)的+圖標(biāo)，彈出點(diǎn)的設(shè)置窗口 5) 類型選擇：

特性，將焊縫建模為FDR（RBE2）元素 ③ 啟動連續(xù)位移負(fù)載試驗程序，比較評估滿足要求能量的最大位移 ▎關(guān)鍵仿真技術(shù) ?用于ROPS虛擬試驗的MFBD（剛?cè)狁詈希┙７抡婕夹g(shù) ?在Mid-surface類型的FE模型中，用于焊縫處理的FDR（RBE2）單元處理技術(shù) ?Scenario分析功能和Contact On/Off控制技術(shù)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)位移負(fù)載

特性，將焊縫建模為FDR（RBE2）元素③ 啟動連續(xù)位移負(fù)載試驗程序，比較評估滿足要求能量的最大位移▎關(guān)鍵仿真技術(shù)?用于ROPS虛擬試驗的MFBD（剛?cè)狁詈希┙７抡婕夹g(shù)?在Mid-surface類型的FE模型中，用于焊縫處理的FDR（RBE2）單元處理技術(shù)?Scenario分析功能和Contact On/Off控制技術(shù)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)位移負(fù)載

例如，可以使用此選項創(chuàng)建一個蜘蛛元素，其中支腿節(jié)點(diǎn)位于定義孔的元素的自由邊上：圖3-1選則支腿節(jié)點(diǎn)圖3-2軟件生成蜘蛛網(wǎng)1D連接05使用 RBE2 和 RBE3 蜘蛛單元使用Nastran求解器時，RBE2和RBE3元素的行為不同：RBE2 — 單核節(jié)點(diǎn)（獨(dú)立節(jié)點(diǎn)）的活動自由度強(qiáng)制執(zhí)行支腿節(jié)點(diǎn)（從屬）的活動自由度

其中，中線往往通過兩個點(diǎn)確定，可選擇不同的插值方式；截面可以選擇橢圓類型或自定義類型，橢圓類型的需要指定兩個正交軸的半徑長度；網(wǎng)格屬性，主要是單元類型，可以是殼或?qū)嶓w，另外單元大小允許指定，結(jié)果中是否包含應(yīng)力應(yīng)變信息允許選定；外聯(lián)點(diǎn)，主要是利用提供的方式標(biāo)定RBE2或RBE3。最終完成下圖所示的銷軸柔性體，本例選擇了銷軸上的兩個點(diǎn)，給定的截面為圓形，構(gòu)建了一個柔性圓柱體描述銷軸。

定義RBE（rigid body element）連接 RBE單元相當(dāng)于RecurDyn中的FDR單元，是對柔性體施加約束和載荷的重要單元 1)選擇1D連接 2)選擇建立RBE的方式為點(diǎn)到面（因此具體需要選擇一個點(diǎn)和一個面） 3)設(shè)置單元屬性類型為RBE2

這種節(jié)點(diǎn)之間的約束關(guān)系還有一種常見情況就是節(jié)點(diǎn)間的分布耦合連接RBE3，將施加在Master節(jié)點(diǎn)上的力和力矩按照加權(quán)系數(shù)分配到Slave節(jié)點(diǎn)上，從而實(shí)現(xiàn)載荷在單元間的傳遞，此時就避免了RBE2太剛的問題，典型應(yīng)用場景譬如模擬圓管對壁面的壓力作用。