CAE软件中BeamBar单元的特征【HyperWorks教程】

a. 截面的方向

大多数商业软件都支持改变截面方向的角度，其中也包括CAD软件和CAE软件，后面将深入讨论。

 

 

 

b. 变截面单元

 

 

 

CAE软件常规的bar单元不能考虑截面变化。这可以通过使用变截面梁单元实现。变截面梁的输入数据是两个截面（一头一尾）。

 

 

 

c. 弯曲梁：模拟曲率

 

 

 

d. 梁端缩短：在连接处准确表达几何形状

 

 

 

e. 梁截面偏置：表达真实几何形状时很有帮助

 

 

 

 

 

f. 释放端点自由度

一个beam单元有6个自由度。存在特殊情况，比如说旋转轴或铰链，某些特定方向的旋转或移动是自由的。这时使用常规beam单元和由Rigid与RBE2组成的spider连接，也许不能准确表达真实情况。端点释放是一个特殊的命令用来释放beam单元的一个或多个自由度。

 

 

 

比如，考虑上图所示的门。它绕垂直轴的旋转是自由的。假设铰链的销轴是由一个beam单元模拟。端点释放（绕垂直轴的旋转）在模拟真实门的时候就很有帮助。

 

g. 剪切中心

只适用于非对称截面（比如角钢和槽钢截面）。当一个垂直力作用于对称截面梁，它将会弯曲。但是对于一个非对称截面，相同的力将会导致弯曲和扭转。扭转源自边缘的剪切力不平衡。剪切中心就是，作用在这点的力不会产生这种扭转效应。

 

 

 

对于对称截面，形心和剪心重合，所以没有扭转。

I型截面的剪切流表明边缘的力是平衡的，所以没有扭转。但是对于C型截面，有一对不平衡的力导致扭转。

 

剪心是给定截面的特性，与力的大小无关。

 

对于对称和不对称截面都推荐使用Beam单元，因为它考虑剪心。Bar单元不考虑剪心，所以不推荐给非对称截面。

 

Rigid单元

Rigid单元被设计用来简化约束方程常用配置的输入。他们不是结构单元，而是定义自由度之间相互关系的方程。rigid单元任一方面不正确的配置都会导致大范围的输入错误，所以要小心使用它们。自然界中并没有完全刚性的材料，rigid单元通常是结构的简化表达形式。总而言之，一个rigid是一个约束方程，或者是一个以下格式的约束方程的集合：

 A1 u1 + A2 u2 + A3 u3 ...= 0；

这里A = 常数，u = 自由度。通常，一个自由度依赖于其它所有的自由度。

 

RBAR单元

RBAR“单元”把1到6个从动自由度刚性连接至6个主动自由度。这6个主动自由度必须能够描述单元的刚体属性。

 

 

 

如果刚性单元太长或与结构长度相当，并且与结构强烈耦合，很有可能会增大结构刚度。这时使用结构单元简化表达形式会更好。使用刚性单元模拟紧固件，比如螺栓，通常会导致连接处刚度偏大。使用beam单元模拟螺栓不仅是一个更好的表达形式，还允许轻松输出力。

 

正确应用刚性“单元”

相对于你研究的结构来说，当一个结构的部分很硬并且很轻，这种情况就可以使用刚性单元。比如一个发动机通过软性的支架连接至车架。如果发动机的变形对车架影响很小，那么发动机就可以被认为是刚性的。刚性单元也适合用来模拟机械装置，比如结构中的一个铰链。这时，两个节点放置在相同的位置，并且仅把耦合的自由度约束在一起。实际上，这种零长度的刚性单元是刚性单元的一种非常重要的应用。下图描述一个铰链。

 

 

 

RBE和MPC单元的网络研讨会

我们录制了一个网络研讨会关于怎样使用RBE和MPC单元。同时讨论了可能的错误以及它们对结果的影响。另外，给出建议以避免出现这些错误。