在Workbench中使用结构点单元进行简化计算的方法
一、导读（理论概述）
结构点单元为MASS21单元，该单元主要用于简化计算，即计算中不需要考虑计算模型的局部变形和应力，只需要其惯性效应对总体的贡献时，所采用的单元。在ANSYS Workbench结构模块中，通过插入质量点来实现对其的调用。如图1，给出了调用质量点的设置，在软件中，Point Mass使用的是MASS21；Distributed Mass使用的是表面效应单元，如图2所示。如图3给出了Point Mass细节设置面板，该面板由作用范围和质量点参数定义两个选项组成。Point Mass的位置选择，支持鼠标拾取，空间坐标定义和远端点关联；Point Mass参数包括总质量，三个方向的质量转动惯量（仅对动力学计算有效），Point Mass依附面的行为和球形区域设置，在计算中，用户主要设置总质量和转动惯量。用户可以通过几何特征拾取，组件或远端点定义质量点，如图4所示。在以上三种方法中，基于远端点定义能够在后期支持更多的设置，例如可以在该位置进行其他载荷；而其他两种设置仅能考虑质量。二、全模型计算
本问题为两个模型，通过共节点连接到一起，一端固定，仅考虑重力的力学响应计算。对于这个问题，两个模型之间如果是非胶粘或焊接的，应该使用摩擦接触。如图6给出了全模型的总体变形云图。三、基于质量点计算
如果用户采用质量点对计算模型进行简化，则使用质量点代替的模型刚度不考虑，而只能考虑其质量对结构的影响。对于本实例，质量点的作用范围，应该为两个模型的接触交接面，为了建立这个交接面特征，需要在模型处理时，把两个模型放到一个Part中，然后进行计算环境时，抑制被简化的模型。如图7给出了质量点的定义面板，用户需要输入质量点的空间坐标，质量，质量转动惯量和与质量点关联面的行为。质量点的空间坐标，质量和转动惯量，可以通过任何的CAD软件获得，也可以通过DM模块获得。四、计算结果对比与结论
图8到图11分别给出了不同设置的总体边形计算结果，由结果可知，对于静力学计算，影响计算结果主要有两个设置：对于行为，应该设置为可变形，如果使用了刚性面，会过大估计结构刚度，因此计算边形比实际工况要小。而质心位置、转动惯量对于静力学计算中的质量简化计算没有影响。因此可以的一个结论：静力学计算中可以直接使用分布质量点代替质量点进行计算。
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作者：张老师，仿真秀专栏作者
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