玩转SpaceClaim模型处理12 梁壳耦合

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——————我是分割线——————

壳单元与梁单元都拥有6个自由度，如果壳与梁之间没有间隙，则可通过SC中的拓扑共享实现耦合。

如果壳与梁之间有间隙，则不能共享节点，需要建立连接关系。以下通过实例详解。

方法1：选中 特征树的总文件夹，在属性中设置共享拓扑为共享或合并。

如果要在SC中查看共享节点，只需要选中Workbench标签下的显示链接的主体。红色表示自由端点或自由边，蓝色表示共享点或共享边。

方法2：使用Workbench标签下的共享工具，创建节点后在SC中无法显示实体横梁了（可能是个小Bug）。

实例1：由20x20x2的矩管与6mm的钢板焊接而成的平台，底部固定，平台承受1000N向下的力，求变形与应力。

Step1 模型处理。

新建项目，导入模型，然后通过SC打开编辑。

点击准备——（横梁）抽取，点击模型中的方管，转换为梁线。点击准备——（分析）中间面，选择平台的两面，抽取中间面。

处理后可见梁之间不相交，而且梁线与壳面是分离的。

点击设计——（编辑）拖动，点击竖梁的上顶点，选择下图箭头所指命令（或快捷键U），然后选择要延伸至的横梁，竖梁的上顶点便延伸到了横梁上。完后四条竖梁顶点延伸后点击Esc退出。

点击准备——（横梁）连接，在选项中设置合适的只，直到横梁定向显示高亮，点击√确认，便完成了梁线的修剪。

处理完后梁相交了，但是面与梁之间还是分离的，点击测量——距离，按住Ctrl同时选择横梁与平面，显示距离为13mm。后面在Mechanical中建立连接，详见下文。

Step2 计算前设置。

进入Mechanical，添加连接：右击特征树中Connections——Insert——Manual Contact Region，属性窗口中，Connect选择四根横梁，Target选择平面，接触器Pinball Region设置为半径Radius，并将半径Pinball Radius设置为＞13（间隙值）的数值。

划分网格：将Relevance设置为100，其余默认，生成网格。

设置边界条件：固定下方四个顶点，给平面向下的1000N的力。

Step3 计算与后处理。

要显示梁的等效应力，需要设置特征树中Solution的属性：Beam Section Results设置为Yes。

在结果中添加总变形与等效应力结果，计算后如下图。

注意如果梁不是SC中预定义的形状，则修改了Solution——Beam Section Results也无法显示等效应力等。

实例1扩展：由20x20x2的矩管与6mm的钢板焊接而成的平台，底部固定，平台承受1000N向下的力，求变形与应力。

本例的梁与上平面是垂直相交的，和上例有稍许不同。

Step1 模型处理。

新建项目，导入模型，然后通过SC打开编辑。

点击准备——（横梁）抽取，点击模型中的方管，转换为梁线。点击准备——（分析）中间面，选择平台的两面，抽取中间面。

处理后可见梁之间不相交，而且梁线与壳面是分离的。

点击设计——（编辑）拖动，点击竖梁的上顶点，按快捷键U，然后选择要延伸至的平面，竖梁的上顶点便延伸到了平面上。完后四条竖梁顶点延伸后点击Esc退出。

选择特征树中的总文件夹，属性中拓扑共享设置为共享（相当于DM中From New Part）。

通过以下方法可查看共享节点：点击准备——显示触点（2021之后版本：Workbench标签——显示链接主体），共享节点将以蓝色显示，独立不共享的边/点将以红色显示。由下图可见，梁的上顶点与平面相交点显示为蓝色，表示共享节点。

Step2 计算前设置。

进入Mechanical，由于设置了共享节点，所以不需要再设置连接或接触。

划分网格：将Relevance设置为100，其余默认，生成网格。

设置边界条件：固定下方四个顶点，给平面向下的1000N的力。

Step3 计算与后处理。

在结果中添加总变形与等效应力结果，计算后如下图。

本例由于采用了SC自动提取生成的梁截面，相当于自定义截面，所以无法显示梁的等效应力等，如果要显示梁的弯曲应力等，可通过Worksheet添加。

上文中的共享拓扑也能生成共享节点，使用压印+共享只是给读者多一种选择。

压印接头即在梁—梁相交或梁与其他模型相交处生成印记点，梁在此处被打断形成端节点，壳在此处生成印记点。

SC中的压印功能比DM强大，它支持支持梁与梁、梁与壳、梁与实体的节点创建。压印接头在准备——压印中，压印后还需要设置共享，注意在WB中，梁与壳可以共享节点，但是梁（壳）与实体之间无法共享节点，所以需要按《Ansys Workbench工程实例之——不同单元之间拓扑共享》一文设置连接。

下表为SC中支持共享节点的类型。

实例2 本实例包含了梁—梁、梁—壳、梁—实体的压印接头，由于SC的压印功能更强大，本实例通过SC处理。

Step1 导入模型。

创建静态结构算例，导入模型。右击进入SC中。可以看到本模型是一个鸟笼结构，上下零件可简化为壳，纵向圆钢和横向圆钢可简化为梁，中间不规则横向零件不简化，为实体。

模型为周期对称模型，此处我们取1/10模型。

使用草图创建夹角为36°的两个对称面，使用设计——分割工具来分割所有几何，根据提示来选择。

删除多余部分。

右击结构树总目录——删除空组件，便只留下了我们需要的组件。

Step2 抽梁与抽壳。

抽梁：点击准备——抽取，依次点击纵梁和横梁，完成梁的创建。

抽壳：点击准备——中间面，选项中设置范围，框选所有图形，点击√图标完成壳的创建

修复：抽取完成后，能发现纵梁下端与下方壳面有间隙，点击移动动（或拖动）工具，选中梁的下端点，点击直到图标，选中曲面，纵梁便延伸到了下方壳面，点击键盘Esc退出。此处读者也可尝试使用准备——延伸工具。

Step3 压印与节点共享。

压印接头：点击准备——压印工具，设置容差为1mm，在图形中自动识别出接头位置，点击√确定，点击键盘Esc退出，便完成了压印接头的创建。

节点共享：点击结构树总目录，设置共享，便完成了压印接头的共享。

需要注意的是，梁—梁，梁—壳能完成节点共享，梁（或壳）—实体之间能创建压印接头，但无法共享节点。需要到Mechanical中创建连接关系。

一般有以下几种连接方法：

1、绑定——MPC；

2、Joint—Fixed；

3、点焊。

本文简单写到这里，祝万事顺遂。