OptiStruct中的垫圈材料、非线性弹簧和铰链接

垫圈广泛存在于机械行业中，其一个方向的尺寸要远小于另外两个方向的尺寸。在工作状态下，垫圈主要承受沿厚度方向的压力。基于这些特点，在仿真过程中可对垫圈做一些简化处理，认为垫圈厚度方向受压为高度非线性，在较大压力作用下，垫圈可能在厚度方向产生塑性变形，即在卸除外载后，垫圈存在一定的残余变形。

也可能产生损伤，即卸载后垫圈可恢复到原形，但是再次加载时，由于材料内部产生了损伤，加载路径不再为初始加载路径。在垂直于厚度的方向，受力较小，可认为变形很小，可假定为弹性。对于塑料、橡胶类垫圈，在温度发生变化时，材料属性会随温度发生变化，需要考虑温度对材料属性的影响。

OptiStruct提供了垫圈材料，通过单元卡片CGASK、材料卡片MGASK、属性卡片PCASK来仿真垫圈的力学性质，可以考虑上面提到的这些属性。由于本书篇幅有限，该材料就不在这里详细讲解。读者如果感兴趣，可参考OptiStruct帮助文档，也可咨询 Aliair 技术支持。

非线性弹簧

OptiStruct提供了两种非线性弹簧:一种为一维刚度弹簧，即只考虑轴向拉、压刚度，可采用CBUSHID和PBUSHID实现；另一种为三维刚度弹簧，可考虑三个方向的平移刚度、三个方向的转动刚度，通过CBUSH和PBUSH实现。这两种弹簧的使用比较简单，就不再详述了。

铰连接

铰连接在机械连接中广泛应用。铰连接的本质是约束两个节点之间的相对运动关系，每个节点有六个自由度，约束不同的自由度就构成了不同的铰，比如约束两个节点的123自由度，就构成了球形铰。OptiStruct提供了常用的铰连接模型，见表16-14。

表16-14 铰连接类型

其中，MOTION列表示可以在某些自由度上通过MOTNJG卡片施加强制位移，包括平动及转动。LOAD列表示可以在某些自由度上通过LOADJG卡片施加载荷，包括力及弯矩。STOP和LOCK表示在某些自由度上设置运动范围，STOP和LOCK的区别是，STOP表示在给定的运动范围移动LOCK表示当移动到允许的上下限时，该自由度将被锁死、不再发生相对位移。Constrained degreesoffreedom 列表示在给定自由度上，两者的相对位移为0。

以ORIENT铰为例，约束了两个节点的45、6自由度，这意味着两个节点不能发生相对转动，但是可以发生相对平移。Elasticity 列表示在非康自由度上、可以通过PONTG定义运动刚度。以HINGE钕为例，约束了1、2、3、5、6自由营、在转动自由度4上可定义转动测度。RIGID列类似手msiey列，在给定自由度上设明度医同的是该刚度由 Opisit内部自动计算，保证两个节点间不发生相对位移或发生很小的相对位术CID列指出可否为两个节点提供局部坐标，局部坐标定义了节点自由度的运动方向。

以即为例，如果 CID1提供了局部坐标，且该局部坐标的x、y坐标方向与全局坐标的x、y方向互换那么节点1处发生位移(叫，2，u3)时，节点2发生的位移为(u2，u1，m3)，这时在全局坐标素里观察，可以看到节点1和节点2之间将会发生相对位移，这一点也是RPIN和BAIL铰连接的区别。

简单的铰连接可以直接通过 JOINTG卡片定义，见表16-15。

表16-15 JOINTG卡片定义

其中，JPID为PJOINTG卡片ID，如果是简单铰，可直接设置JTYPE，而不需要引用PJOINTG；GIDi为组成铰的两个节点；CIDi为相应的两个节点的局部坐标。对于复杂属性的铰连接，可以通过PJOINTG卡片定义其属性。在铰上施加强制位移可通过MOTNJG卡片实现。在铰上施加载荷可通过LOADJG卡片实现。限于篇幅，此处不再展开。感兴趣的读者，可参考OptiStruct帮助文档，或联系广州智造技术支持。

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。