CAE軟件操作小百科（48）

方若詩

1?RBE2單元與RBE3單元有什么區(qū)別？

按照約定，蜘蛛網狀的聯(lián)結中心節(jié)點叫做主節(jié)點（master node），其他的節(jié)點叫做從節(jié)點（slave node）。

RBE2單元為剛性聯(lián)結。主節(jié)點運動到哪里，從節(jié)點就跟到哪里，從節(jié)點的位移與主節(jié)點始終保持一致，即1個主節(jié)點決定多個從節(jié)點。RBE2單元可以將一個節(jié)點的自由度定義成獨立自由度，將任意多個節(jié)點的自由度定義成非獨立自由度。在計算時，程序只需要計算主節(jié)點的位移，其他節(jié)點的位移等于主節(jié)點的位移即可。

RBE3單元的各個從節(jié)點獨立運動，主節(jié)點的位移是從節(jié)點位移的線性組合，也就是多個從節(jié)點的位移決定1個主節(jié)點的位移。RBE3單元將參考單元的位移作為多個節(jié)點的加權平均位移，所以通常用RBE3單元作為2個零件之間的聯(lián)結點，或者將一個集中力分散到多個節(jié)點上。在計算時，先計算所有從節(jié)點的位移，然后運用線性組合得到主節(jié)點的位移。

RBE3單元通常用于把集中力或力矩分配到實際承載區(qū)域的各個節(jié)點，即從節(jié)點上。各個從節(jié)點得到分配的力或力矩后，各自獨立變形。RBE3單元實際上就是代替手工把總力/力矩分配到各個節(jié)點的過程。RBE2單元除把集中力/力矩分配到從節(jié)點外，各個從節(jié)點還必須與主節(jié)點保持一致，不能獨立變形，相當于用剛度無窮大的桿/梁把主節(jié)點與各個從節(jié)點聯(lián)結起來。因此，在比較關心的部位應避免使用RBE2，多考慮使用RBE3。

如果需要在多個節(jié)點施加相同的力，那么不要使用RBE2單元，應該使用RBE3單元。RBE2單元雖然也可以將集中力分配到多個節(jié)點上，但由于其可以耦合節(jié)點自由度，所以各節(jié)點上的力大小不同，往往表現(xiàn)為靠近主節(jié)點的從節(jié)點上分配的力小，遠離主節(jié)點的從節(jié)點上分配的力大。在RBE2單元中，從節(jié)點均隨主節(jié)點運動，從節(jié)點間沒有相對移動，常與實際情況不符，給模型帶來附加剛度。

2?HyperMesh中的RBE2單元如何設置？

在有限元中，REB2是剛性單元，有主、從節(jié)點之分，需要合理設置。

（1）啟動軟件，選擇合適的模板，加載一個有限元模型。

（2）選擇主節(jié)點和從節(jié)點。若從節(jié)點準備從模型中選擇，則需要創(chuàng)建主節(jié)點，并選擇其為中心節(jié)點。打開Geom中的distance面板創(chuàng)建節(jié)點。

（3）在distance面板中，通過three子面板，創(chuàng)建3個節(jié)點的中心節(jié)點。在1個圓周上選擇3個節(jié)點，點擊circle center創(chuàng)建3個點所在圓的圓心，作為RBE2單元的主節(jié)點。

（4）進入一維主菜單，找到rigids（表示剛性單元），點擊打開該界面。

（5）在model瀏覽器中新建一個部件，用于存放接下來要創(chuàng)建的RBE2單元，見圖1。RBE2單元不必設置材料等屬性，為方便管理，可將RBE2單元放在同一部件中，也可將其與其他單元（如殼單元）放在同一部件中，殼單元設置的材料屬性不會影響RBE2單元。

（6）新進入的rigids界面中，independent表示主節(jié)點，即由其運動和后方（dot）決定dependent從節(jié)點的運動。當選擇全部自由度時，若主節(jié)點z向位移為3 mm，則仿真時從節(jié)點位移也是3 mm。直接選中一個主節(jié)點，再選中一個從節(jié)點，即可創(chuàng)建RBE2單元。點擊dependent選項中的下拉箭頭，會彈出選擇菜單，可選擇第二個從節(jié)點，即可成為多從節(jié)點。

（7）選擇一系列從節(jié)點，點擊create，即可創(chuàng)建RBE2單元。

3?HyperMesh與Abaqus的接口有那些特點？

在用HyperMesh劃分好網格后，需要將網格導入到后續(xù)的分析軟件中。HyperMesh有多個分析軟件的接口，如ANSYS、LSDYNA、Nastran和Abaqus等，下面主要介紹HyperMesh和Abaqus接口的特點。

（1）HyperMesh導入到Abaqus中的網格需要滿足什么要求？首先應該滿足進行后續(xù)分析所需的網格質量要求，其次是所有的部件（包括二維和三維）都不能相互干涉。材料、單元類型等可以定義，也可以不定義。此外，最好在HyperMesh中將有配合的節(jié)點集中在一個Set當中，這樣在Abaqus中會省去很多選擇項的麻煩。

（2）為什么HyperMesh模型導入到Abaqus中有時什么都顯示不出來？這是由于HyperMesh導出時的設置不對。在沒有任何選擇的情況下直接點擊Export選項，導出的模型往往無法在Abaqus中顯示。HyperMesh導出的網格包含所有信息，即二維和三維網格都會導出。作為計算分析軟件，Abaqus很可能無法識別要顯示的到底是哪一部分。因此，必須進行相應的設置，根據(jù)顯示情況將網格一項一項導出，才能在Abaqus中正確顯示，這樣也有利于后續(xù)的合并操作。此外，HyperMesh中各部分的命名必須以字母開頭，若命名中含有數(shù)字也會導致無法顯示。

（3）HyperMesh導入Abaqus為什么有單元顯示但沒有模型顯示？不同的軟件對幾何的理解是不一樣的，所以才有這么多的幾何格式。如果要導出幾何模型，HyperMesh需要研究后續(xù)處理軟件內部是如何理解幾何模型的，這是浩大的工程。求解器只需要知道節(jié)點、單元、材料和載荷等信息，就能夠求解。幾何模型的作用僅僅是為得到節(jié)點、網格等信息，一旦獲得這些信息，幾何模型就可以扔掉。后處理程序本身也是基于有限元模型的，而不是基于幾何模型的。

（4）從HyperMesh中把一個劃分好網格的裝配件生成inp文件后，導入Abaqus中為什么是一個零件，怎樣才能是一個裝配件？part和instance是Abaqus獨有的概念。在HyperMesh中的裝配件是整體，導入Abaqus中自然就是一個零件（part）?？梢栽贖yperMesh中將不同的組件導出為不同的inp（這也是要逐個導出組件的原因），導入到Abaqus后，在Abaqus/CAE中用copy objects將組件集合成一個model。

（5）Abaqus計算結果在HyperView中顯示為何差別很大？就計算而言，Abaqus中積分點上的值是最準確的，節(jié)點上的值是通過積分點外推得到的，應力云圖顯示的也是節(jié)點的應力值。如果元素夠密、結果收斂的話，節(jié)點上的數(shù)值是可信的。HyperView的外推算法與Abaqus不一樣，所以直接由HyperView看應力值會與Abaqus差別很大。

（6）在HyperMesh中生成的網格，導入到Abaqus中求解會報錯，說明單元面積為太小或等于0甚至為負數(shù)，但是查看出錯的單元都是面積很大的單元，單元節(jié)點坐標也很正常，為什么？用HyperMesh建立的平面模型分為幾個區(qū)域時，若某區(qū)域的法線與其他區(qū)域相反，就會造成這個問題。在原模型中將該區(qū)域法線改為與其他區(qū)域一致，然后重新導出inp文件即可。對于平面問題，如果同一個part中有相反法線的單元，inp是不能計算的。

（摘自同濟大學鄭百林教授《CAE操作技能與實踐》課堂講義）