Ansys Mechanical|中远程点的Behavior该如何设置?

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Remote point是ANSYS mechanical中的一种常见节点自由度耦合建模形式,在转动装配体中的连接转动副、或者在施加远端约束及远端载荷的时候,我们经常用到远端单元来耦合一个面或者一条线。例如销轴似的滚动摩擦连接,如果我们希望将两个物体通过转动副进行铰接,并在铰接部位施加转矩;或者希望仅释放某个圆环面的旋转自由度时,均可能用到远端点约束,如下所示:

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 图1 旋转副连接并施加扭矩

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图2 远端约束

mechanical中的远端单元类似于一些其它同类软件中常用的RBE2、RBE3单元。远端单元在mechanical中的建立方式如下图所示,非常便捷,创建后仅需要选择需要耦合的面或者需要耦合的线即可:

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图3 远端单元创建

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图4 远端单元详细列表

也正如上面所说的,远端单元类似于其它软件的RBE2和RBE3单元,因此这里需要格外注意,如上图4中黄色线框内所示的部位,远端单元的Behavior选型。如图5所示,此处有多种选项,选择rigid(刚性)选项的远端单元类似于RBE2单元;选择deformable(柔性)选项的远端单元类似于RBE3单元。而在mechanical中新建的远端单元均是默认的柔性。

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图5 远端单元行为选项

如果我们希望使用远端单元来连接如下的凸轮与圆孔的圆周面,并建立转动副,则需要将所建立的remote point远端单元的行为修改为刚性,否则在受载后凸轮模型将不再与圆周面共圆心,进而导致凸轮转递的力和扭矩发生偏转,并与实际模型不一致。

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图6 利用远端单元建立转动副

而如果我们希望使用远端单元来建立远端约束。如下图所示,希望使用远端单元来约束绿色面的除周向运动外的所有自由度,同样需要将远端单元的行为修改为刚性行为,如图8所示。否则在加载后,将使得圆周面发生变形和偏转,从而使得最后计算出来的模型支反力、支反扭矩、以及模型中的最大应力位置等均出现问题。

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图7 远端单元约束面

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图8 修改为刚性行为

如下所示为未将远端单元修改为刚性情况下,模型的耦合面变形、应力分布及最大应力,可以看出约束面发生了一定的扭转。同时,由于模型中所有部位远端单元均未修改为刚性,导致模型载荷传递出现问题,应力分布及最大值与实际不符。

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图9 未将远端单元修改为刚性行为 变形云图

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图10 未将远端单元修改为刚性行为 应力云图

如下图所示为将所有远端面修改为刚性行为后,约束面的变形、应力分布和应力最大值,可以看出约束面不再发生变形,并且总成应力也增加很多,最大应力位置也发生了变化。

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图11 将远端单元修改为刚性行为 变形云图

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图12 将远端单元修改为刚性行为 应力云图

笔者随后在其他结构仿真软件中利用RBE2单元建立模型计算得到的结构应力分布,应力最大值及位置与图12中将远端单元Behavior改为刚性的计算结果基本一致。

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