Ansys Mechanical|中遠(yuǎn)程點(diǎn)的Behavior該如何設(shè)置?
Remote point是ANSYS mechanical中的一種常見節(jié)點(diǎn)自由度耦合建模形式,在轉(zhuǎn)動裝配體中的連接轉(zhuǎn)動副、或者在施加遠(yuǎn)端約束及遠(yuǎn)端載荷的時(shí)候,我們經(jīng)常用到遠(yuǎn)端單元來耦合一個(gè)面或者一條線。例如銷軸似的滾動摩擦連接,如果我們希望將兩個(gè)物體通過轉(zhuǎn)動副進(jìn)行鉸接,并在鉸接部位施加轉(zhuǎn)矩;或者希望僅釋放某個(gè)圓環(huán)面的旋轉(zhuǎn)自由度時(shí),均可能用到遠(yuǎn)端點(diǎn)約束,如下所示:




mechanical中的遠(yuǎn)端單元類似于一些其它同類軟件中常用的RBE2、RBE3單元。遠(yuǎn)端單元在mechanical中的建立方式如下圖所示,非常便捷,創(chuàng)建后僅需要選擇需要耦合的面或者需要耦合的線即可:


也正如上面所說的,遠(yuǎn)端單元類似于其它軟件的RBE2和RBE3單元,因此這里需要格外注意,如上圖4中黃色線框內(nèi)所示的部位,遠(yuǎn)端單元的Behavior選型。如圖5所示,此處有多種選項(xiàng),選擇rigid(剛性)選項(xiàng)的遠(yuǎn)端單元類似于RBE2單元;選擇deformable(柔性)選項(xiàng)的遠(yuǎn)端單元類似于RBE3單元。而在mechanical中新建的遠(yuǎn)端單元均是默認(rèn)的柔性。

如果我們希望使用遠(yuǎn)端單元來連接如下的凸輪與圓孔的圓周面,并建立轉(zhuǎn)動副,則需要將所建立的remote point遠(yuǎn)端單元的行為修改為剛性,否則在受載后凸輪模型將不再與圓周面共圓心,進(jìn)而導(dǎo)致凸輪轉(zhuǎn)遞的力和扭矩發(fā)生偏轉(zhuǎn),并與實(shí)際模型不一致。

而如果我們希望使用遠(yuǎn)端單元來建立遠(yuǎn)端約束。如下圖所示,希望使用遠(yuǎn)端單元來約束綠色面的除周向運(yùn)動外的所有自由度,同樣需要將遠(yuǎn)端單元的行為修改為剛性行為,如圖8所示。否則在加載后,將使得圓周面發(fā)生變形和偏轉(zhuǎn),從而使得最后計(jì)算出來的模型支反力、支反扭矩、以及模型中的最大應(yīng)力位置等均出現(xiàn)問題。


如下所示為未將遠(yuǎn)端單元修改為剛性情況下,模型的耦合面變形、應(yīng)力分布及最大應(yīng)力,可以看出約束面發(fā)生了一定的扭轉(zhuǎn)。同時(shí),由于模型中所有部位遠(yuǎn)端單元均未修改為剛性,導(dǎo)致模型載荷傳遞出現(xiàn)問題,應(yīng)力分布及最大值與實(shí)際不符。


如下圖所示為將所有遠(yuǎn)端面修改為剛性行為后,約束面的變形、應(yīng)力分布和應(yīng)力最大值,可以看出約束面不再發(fā)生變形,并且總成應(yīng)力也增加很多,最大應(yīng)力位置也發(fā)生了變化。


筆者隨后在其他結(jié)構(gòu)仿真軟件中利用RBE2單元建立模型計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布,應(yīng)力最大值及位置與圖12中將遠(yuǎn)端單元Behavior改為剛性的計(jì)算結(jié)果基本一致。