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REB2和RBE3单元的区别

(2014-07-23 09:07:21)
标签:

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reb2

rbe3

单元

比较

分类: nastran

一、http://forum.simwe.com/forum.php?mod=viewthread&tid=1049290&highlight=rbe3

约定:蜘蛛网状的联接中心的那个点叫做主节点(master node),.从节点叫做(slave node) 

1)位移计算角度

rbe2:即所谓刚性联接,主节点运动到哪,从节点跟到哪,从节点的位移与主节点始终保持一致,也就是一个主节点决定多个从节点。在计算的时候,程序只需要计算主节点的位移,其他节点的位移等于主节点的位移。

rbe3: rbe2相反,各个从节点是独立运动的,主节点的位移是从节点的位移的线性组合,也就是多个从节点决定一个主节点。在计算的时候,先算出所有从节点的位移,然后用线性组合得出主节点的位移。

2)力矩角度

rbe3:通常用于把集中力/力矩分配到实际承载的区域的各个节点上,也就是slave node.各个slave node得到了分配的力之后,各自独立变形。实际上就是代替了手工把总力/总力矩分配到各个节点这个过程。

rbe2:除了把集中力/力矩分配到从节点外,各个从节点不能独立变形,其变形必须与主节点保持一致,相当于用刚度无穷大的杆/梁把主节点和各个从节点联接起来。

3)附加刚度

rbe2会给被连接节点之间带来附加的刚度。可以试验一下,定义一个rbe2单元,在某一个被连接节点上加一个位移,其它被连接节点和控制节点都会产生那么大的位移。因此在比较关心的部位应该尽量避免使用rbe2,可以考虑rbe3。(实际情况中rbe3的权值确实很难确定,一般也就是全部给1。不过说回来,如果是比较关心的部位,加边界条件本身就会带来应力的不准确……这个问题值得探讨,在工程上怎么处理这个问题。(添加假体?做多体接触?对于螺栓预紧这种形式应该采用哪种单元呢一般采用rbe2单元,因为螺栓是充满整个孔,而且孔周围的单元会随螺栓的运动形式一起运动,受到约束力和约束位移,这样比较切合实际工程中的变形形式。


二、http://forum.simwe.com/forum.php?mod=viewthread&tid=1005874&highlight=rbe3

这篇文章,我指转载的别人的,不过很有用。
1、rigid(rbe2)和rbe3是完全不同的,在rigid2中是一个independent node和多个depedent nodes,也就是说dependent nodes 依赖于independent node的载荷变化而变化,楼主的情况就是如此,中间节点就是independent node,而周围的节点就是dependent nodes,将集中力施加在independent node(主节点)上,从而分配到各个dependent nodes(从节点)上。而rbe3则不同,一个dependent node和多个indepedent nodes,就是说多个independent nodes的运动情况同时反映在一个dependent node上,楼主的情况不属于这种情况,所以报错。
简言之就是rbe2是一个主节点多个从节点,rbe3是一个从节点多个主节点。加载只能在主节点上。
2、讨论]rbe2和rbe3单元的使用
还是把这个问题分割成几个小问题吧:
1〉rbe2单元作为一种刚性单元,它对自由度的影响;一个主结点,和n个从结点组成rbe2单元之后,这(n+1)个结点的自由度,或者这一个rigid单元的自由度,一共还剩多少?
2〉这个问题其实和上面的问题是同一个问题,不过从另一个角度出发:
2.1. 如果单元的主结点控制从结点的dof1~dof6,但是主结点本身只有dof1被约束,那么从结点的位移模式是怎么样的,是否也只有dof1被约束?如果主结点沿着dof2方向偏移了dy,那么从结点是跟随主结点也偏移dy,还是自由偏移?
2.2. 如果单元的主结点只控制从结点的dof1,但是主结点本身的dof1~dof6都被约束了,那么从结点的自由度又将如何?是只有dof1被约束,还是六个自由度均被约束?
3〉主结点将控制从结点的自由度,这个自由度是基于全局坐标系的还是刚性单元的局部坐标系的?如果主结点和从结点的距离为r,主结点旋转了theta后,从结点也旋转theta呢,还是移动 r*theta?
这个问题其实又和上个问题有关:体单元的结点一般不具有旋转自由度,如果rbe2的从结点都是体单元上的结点,那么主结点的旋转自由度是否不再起作用而被自动除去?
5〉采用rbe2单元常常造成结构过刚,这种过刚产生的机理是什么?
在主结点上添加作用力,这个作用力会被传递到各个从结点,一个集中力就成为若干个作用在结点上的集中力,从而模拟分布载荷;那么,这种传递的原理是什么?最终的若干个集中力大小、方向又是如何被确定的呢?

回答:

1〉rbe2的independent node 和 n 个 dependent nodes 连接的时候,可以选择关联(控制)哪些自由度,这在nastran里是一种 MPC (Multiple Points Control) ,比如说我们让independent node控制 dependent nodes 的 dof1,dof2,那么这个rbe2单元还剩余 (6 + 4 * n) 个自由度,6 是 independent node's dof,4 * n 是 n 个 dependent nodes' dof;如果此时我们约束 independent node's dof3,则 dependent nodes' dof3 不会被控制,因而整个单元还剩余 (5 + 4 * n) 个自由度。
2.1. dependent nodes 的dof1也被约束,在dof2方向上位移与其他所有的dependent nodes 以及 independent node一样;因为dof1~6被控制之后,整个单元相当于一个刚体,只会产生刚体运动。
2.2. 只有dof1被约束。
3)全局坐标系;在nastran里面有 rbe2 123456 和 rbe2 FULLRIG,两者的位移略有不同,前者只适用于静力分析,后者可用于dytran做动力分析;区别参照:http://support.mscsoftware.com/k ... requestTimeout=2000
简单地说,前者由于当independent node 旋转一个角度之后,每个 dependent node也将绕自身的轴旋转(自转)相同角度,这在静力分析中问题不大,因为一般都是小位移,但在动力分析中,由于经常发生大位移,结果往往和预想的有很大差异。
4〉我想应该是的。但是如果dependent nodes 既有体单元的结点,又有面单元结点,那么independent node的dof4~6应该会保留。
5〉由于rbe2是一个刚体单元,当这个单元产生一个刚性平动时,变形能的计算结果(根据那个矩阵矩阵的乘积来算)可能会趋向无穷大。
6〉这种传递与rbe2的刚性位移有关;比如说一个rbe2的正方形连在一个弹性的正方形上,当他们互相挤压时,rbe2不会变形,而弹性的正方形会产生 变形,就相当于是在rbe2的dependent nodes上加了一组弹簧,而这些弹簧的变形是受刚性单元rbe2制约的,因此每个dependent node上的集中力就可以根据弹簧变形的反力计算出来。

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