在ABAQUS的分析中,我们常常会用到刚体约束。所谓刚体(Rigid body)约束,就是在用于创建一个刚性区域(结点、单元或面),在整个分析过程中,该区域内结点和单元的相对位置保持不变,该区域跟随指定的一个参考点发生刚体位移。

一般在多体动力学分析中,将刚度大的区域定义为刚体,可以提高计算效率。

创建刚体约束的步骤:

1:创建一个参考点;

2:指定刚体约束的区域。

如下图一个钢球和钢板的碰撞案例,钢球在碰撞的过程中为刚体。

1:创建参考点

在定义刚体约束之前,我们必须创建一个参考点。创建参考点的过程非常简单:

进入Interaction模块,在视图区的左边选择Create reference point,选择钢球的球心为参考点。

 2:指定刚体约束的区域

单击Creat Constraint,选择约束类型为刚体(Rigid body),点击 Continue;在 Edit Constraint 的页面中,点击蓝色的鼠标按钮,选择钢球;然后在 Reference Point 中点击蓝色的鼠标,选择第一步创建的参考点,点击OK,将球定义为刚体。

 我们在选择刚体区域类型的时候,发现不仅仅有Body一种类型,每种类型对应不同的约束:

  • 体(单元)(Body):选择几何模型或网格模型中的单元为刚体,用户可以选择单元、分区、壳的面和线模型的边界。
  • 铰结(Pin):选择点、线、面或Cells 上的结点为刚体,这些结点只有平移自由度。
  • 绑定(Tie):选择点、线、面或 Cells 上的结点为刚体,这些结点有平移和旋转自由度。
  • 解析表面(Analytical Surface):选择解析表面为刚体。

另外,为什么首先必须创建一个参考点呢?参考点又是怎么选择的呢?

就以上文中的钢球为例,其在运动的过程中定义为刚体,也就是在此期间钢球不能够发生变形,那么它自身划分的节点都不能产生移动,这个时候就需要一个参考点,使得刚体上除参考点以外的所有节点都相对于参考点的距离不变,这样才能保证钢球不发生变形。这里大家应该就能想的出,参考点不一定选在钢球的球心,只要保证选择的参考点在刚体区域内就行。

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