HyperWorks进阶教程：OptiStruct连接单元介绍

OptiStruct提供了丰富的连接单元，常用的连接单元有RBE2、RBE3、MPC，相关介绍如下。

1.RBE2与 RBE3 单元

RBE2 和 RBE3 常用于零件连接、载荷及约束的施加，还可以用于模拟大质量、基础驱动式连接。RBE2用于定义一个刚性单元，单元的独立自由度由一个单独的节点指定，即主节点。面非独立自由度则可以由任意多个节点指定，即从节点。使用RBE2单元连接多个节点时，会增加模型的刚度，在使用较多从节点的RBE2单元时需谨慎。RBE2卡片定义见表3-9。

其中、GN为主节点；GM；为从节点；CM为主、从节点间耦合的自由度。从节点的自由度节点的自由医决定、从节点的转动等于主节点的转动、从节点的平动等于主节点的平动加上从币:沿着主节点的转动所导致的平动。

RB:单元只有一个从节点，但有多个主节点，从节点的运动由主节点的运动加权平均得从节点上不能施加单点约束SPC，也不能从属于其他 RBE/MPC单元。RBE3 不是真正的刚性单如果使用正确，则不会使结构刚度增加。RBE3单元常用于施加载荷。RBE3的卡片定义见表3.10

其中，REFGRID为从节点；REFC为主、从节点耦合的自由度；WTi/Ci/Gi分别为耦合自由度Ci上的主节点Gi及其在该自由度贡献量的权重WT。RBE2与RBE3的区别可通过图3-3中的小模型予以展示。图3-3a中，两块板通过 RBE2 连接在 RBE2 的主节点施加载荷；图3-3b中，两块板通过 RBE3 连接，在从节点上施加载荷。两个模到的计算结果如图3-4所示，通过RBE2连接时，从节点之间没有相对位移，直线还是保持直线；通过RBE3连接时，主节点之间明显发生了相对位移，直线变成了弧线。RBE2模型的最大位移小于RBE3 模型的最大位移，可见RBE2增加了模型的局部刚度。

图3-3 RBE2、RBE3单元对比模型

图3-4 RBE、RBF3单元结果对比

2.MPC 单元

RBE2及RBE3可定义主、从节点相应自由度之间的耦合关系，比如主节点x向运动与从节点X向运动之间的关系，并不能定义主节点平动自由度与从节点转动自由度之间的关系。在实际应用中存在一个节点的平动自由度和另外一个节点的转动自由度耦合的情况，比如汽车方向盘与横拉杆之问的关系:方向盘转动一定角度，横拉杆水平运动一定距离，从而调整两个轮子的转向角。MPC用来定义任意节点任意自由度之间的耦合关系。MPC的卡片定义见表3-11。

其中，G、C、A分别为多点约束涉及的节点、自由度及权重。所涉及的节点自由度u满足∑Au=0

(3-4)

MPC 连接可通过 HyperMesh->Analysis->equations 工具进行创建，如图 3-5 所示。

图3-5 创建MPC连接

基于上述基本连接单元，在HyperMesh中的1D->connector 面板可创建贴合工程实际的连接关系，如焊点、焊缝、螺栓以及黏胶等连接方式。connector 本质上是将 RBE、杆/梁单元、弹簧单元壳单元以及实体单元等组合起来模拟现实生活中的连接关系。

焊点、焊缝以及螺栓连接广泛用于汽车、船舶、航空航天以及重工等行业。汽车车身有上千个焊点，通常将焊点坐标信息用.csv等文本格式记录下来，然后使用HyperMesh 进行批量创建;车辆排气管道以及船体多使用焊缝进行连接，HyperMesh 提供一维、二维以及三维单元模型焊缝;发动机和变速箱一般使用螺栓连接箱体、箱盖，HyperMesh 提供多种螺栓连接类型，并支持一维以及三维螺栓预紧。

消费电子和家电行业因结构紧凑而且塑料件非常多，黏胶连接使用较多。若黏胶只用于传递载荷，而不关心其受力情况，可直接使用HyperMesh中的简化版黏胶连接;若关心黏胶的受力情况建议使用实体单元模拟黏胶，从而得到更准确的受力情况。

本篇内容取自HyperWorks进阶教程系列的《OptiStruct结构分析与工程应用》，版权归原作者所有，如有侵犯您的权益，请及时联系我们，我们将立即删除。