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NFX|节点耦合(共节点)方法及应用

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     有限元方法是将连续体离散为有限个网格单元,单元之间通过节点相互连接成为组合体。那么不同类型单元之间如何连接为一个组合体呢,比如实体单元与壳单元之间如何连接为一个组合体?这就涉及到了网格连接方法。
一般来说,按“杆、梁、壳、体”单元顺序,只要后一种单元的自由度完全包含前一种单元的自由度,则只要有公共节点即可,不需要约束方程,否则需要建立连接或设置接触。例如:
(1)杆与梁、壳、体单元有公共节点即可,不需要约束方程。
(2)梁与壳有公共节点即可,也不需要约束方程;壳与梁自由度数目相同,自由度也相同,尽管壳的rotz是虚的自由度,也不妨碍二者之间的关系,这有点类同于梁与杆的关系。
(3)梁与体则要在相同位置建立不同的节点,然后在节点处建立连接或设置接触。
(4)壳与体则也要相同位置建立不同的节点,然后在节点处建立连接或设置接触。

在连接不同自由度的单元时必须留心,因为在截面处可能发生不协调的情况。如果单元彼此不协调,且选择的连接方法不正确,求解时会在两种单元之间传递不适当的载荷或位移。

1、因为杆与梁单元在此范例中性质基本相同,因此以下统称为“杆单元”。

2、连接方式只列举常用的“刚性”与“插值”单元,即其它英文软件中的“rbe2”与“rbe3”单元。

单元间共节点处理类型:

1、杆单元与杆单元
2、杆单元与壳单元
3、杆单元与实体单元
4、壳单元与壳单元
5、壳单元与实体单元
6、实体单元与实体单元
相交并传力时(杆单元与杆单元)
方法:在杆与杆相交的地方进行打断,划分网格时即可实现共节点。

杆单元不在壳单元平面内(杆单元与壳单元)
方法一:“印刻”相交节点在壳单元上,并在划分网格时勾选“合并节点”。(可自动共节点)
方法二(推荐):在杆单元与壳单元间创建“刚性”或“插值”单元,即“rbe2”、“rbe3”单元,用以实现力的传递。

杆单元在壳单元平面内,且与壳的边重合(杆单元与壳单元)

方法:直接选取壳单元的边,赋予截面特性并划分网格。(可自动共节点)

杆单元在壳单元平面内,但不与壳的边重合(杆单元与壳单元)

方法:将杆单元的线“印刻”至壳上,在印刻线上赋予截面特性并划分网格。

(可自动共节点)用于快速添加加强筋。

接触并传力时(杆单元与实体单元)

方法:由于杆单元与实体单元的自由度不相同,即使共节点也会产生歧义,无法分析,因此需在杆单元与实体单元间创建“刚性”或“插值”单元,即“rbe2”或“rbe3”单元,用以实现力的传递。

相交并传力时(壳单元与壳单元)

方法:通过 midas NFX 特有的“并集”功能,可将相交的面合并为一个“整体”,并集后再划分网格即可自动共节点,无需对面进行分割。

接触并传力时(壳单元与实体单元)

方法:由于壳单元与实体单元的自由度不相同,即使共节点也会产生歧义,无法分析,因此需在壳单元与实体单元间创建“刚性”或“插值”单元,即“rbe2”或“rbe3”单元,用以实现力的传递。

接触并传力时(实体单元与实体单元)

方法一:在实体单元间创建“刚性”或“插值”单元,即“rbe2”、“rbe3”单元,用以实现力的传递。

方法二:生成接触关系。

小结:

运用 “印刻”和“并集”功能,即可实现相关单元的共节点。由于单元自由度差异导致的无法共节点处理的,则通过创建连接单元或接触关系处理。

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来源:midas机械部落
NFX
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首次发布时间:2022-11-25
最近编辑:2年前
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