使用梁单元模拟销轴(轴承)连接的两种方法
销轴连接在机械连接方式中应用非常广泛,该连接方式只有一个自由度,即绕着轴或销相对旋转。在有限元中,模拟销轴连接的方法很多,本文只介绍使用梁单元的方法。
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方法(一):先用刚性单元释放自由度,再用梁单元耦合所有自由度。(1) 通过刚性单元rbe2分别把两个孔内所有节点抓起来,约束所有自由度。(2) 移动一个圆心(称为A圆心,另外一个称为B圆心)一段距离,称为C点,通过刚性单元rbe2把A圆心、C点连接起来,释放绕z轴的转动自由度。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1677232563064_svvdi2.jpg?imageView2/0)
(3) 通过1D>bars,分别选择B圆心、C点,创建梁单元,约束所有自由度。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1677232568527_jvjdv1.jpg?imageView2/0)
(4) 施加约束与载荷:施加的约束把物体1底部全约束,施加的载荷有使物体2绕Z轴转动趋势)。(5) 如果更改载荷(该载荷没有使物体2绕Z转动)。以上验证了该建模方式能模拟销轴连接的特点。
方法(二):直接使用梁单元释放自由度。
步骤如下:
(1) 与方法(一)一样,通过刚性单元rbe2把孔内所有节点抓起来,约束所有自由度。
(2) 1D>bars,选择两圆心,pins b=4,说明梁的B点与之相连的圆心之间存在的绕x轴的自由度释放了。
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1677232561114_f4ubbi.jpg?imageView2/0)
为什么释放的是绕x轴的转动,而第一种方法释放的是绕z轴的转动??(此处也是撰写本文的唯一目的)
pins a 、pins b是指定释放的自由度,当为0时,说明约束所有自由度,当为1时,释放x轴的平动,当为4时,释放绕x的转动,当为456时,释放绕x、y、z的转动。这里说的x y z方向,是指梁的局部坐标系,不是全局坐标系。![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1677232565853_dtb3jl.jpg?imageView2/0)
(3) 施加与方法(一)相同的约束、载荷后,结果相同。
![](https://public.fangzhenxiu.com/fixComment/commentContent/imgs/1677232562096_jc89q5.jpg?imageView2/0)
经过这两种方法的对比,可知方法(二)更加快捷方便,只是要注意释放自由度的选择。