基于HyperMesh的Abaqus刚性体应用设置

基于HyperMesh的Abaqus刚性体应用设置

• 概述

刚性体：在有限元中，我们把在力的作用下只改变空间位置而不改变形状的物体，简化为刚性体，其相对于变形体而言。

从事有限元分析的同学们对于刚性体这个概念肯定不陌生：在某些情况下，当零部件本身的刚度非常大，以至于在受力过程中其本身并不发生变形，仅仅发生空间位置的变化，我们就会将其简化为刚性体，使用刚性体不仅可以简化模型，而且能够提高计算效率。

在有限元中，刚性体比变形体的优越性在于对刚性体运动的完全描述只需要一个参考点上的6个自由度；相比之下，可变形体的单元拥有许多自由度。

• 刚性体的建立

在HyperMesh中Abaqus刚性体主要有以下几种创建方法： 

1. 建立解析刚性体

如下图建立的半球形解析刚体，然后建立一个参考点付给刚体即可

1. 将有限单元定义为刚性体

方法一：通过刚性单元类型来定义刚体

通过shell单元创建刚体，将单元类型改为刚性单元，并且定义属性为刚性，默认厚度为0，根据需要添加厚度，完成后建立一个参考点付给刚体即可。

方法二：通过增加刚体属性来定义刚体

在正常赋予属性材料的同时，另创建新的刚体属性并建立参考点，相当于一个零件赋予了双重属性，该方法创建的刚体无需更改单元类型同时也保留了壳单元的厚度信息，在文本里将刚体属性放在正常属性后面即可。

同时，由于体单元没有刚性单元类型（以R开头的单元类型），所以如果确实需要将体单元定义为刚性体，就只能通过此方法建立。另外，在某些情况下也可以提取实体单元的表面（face）单元作为刚体，将实体单元转化为shell单元来定义刚体。

1. 调整有限单元的材料属性使其趋近于刚性体

将弹性模量提升100倍，通过提升材料的参数使其接近刚性体

1. 通过rigid单元将有限单元耦合形成刚性体

将零件单元的所有节点通过rigid单元耦合形成刚性体

总之，不管以何种方式建立刚性体，都是需要根据具体情况而定，只要能够满足有限元仿真的要求即可。