Hypermesh与Abaqus联合仿真技巧：运动副创建方法总结

1. 什么是运动副？

定义：机构由若干个相互连接接起来的构件组成。机构中两构件之间直接接触并能作相对运动的可动连接，称为运动副。

零件之间的连接分为两类：固定联接、可动联接。

固定联接形式多样，如：点焊、焊缝、铆接、螺栓、粘胶等。

可动联接分为高副和低副。 这两者的区分就是零件之间接触方式，两构件通过点或线接触构成的运动副称为高副；两构件通过面接触构成的运动副称为低副。

今天本文要深入讲解的是abaqus软件里的低副，并且主要讲解常见的移动副和转动副；以及如何在hypermesh软件创建运动副的方法归纳总结。

2. abaqus创建运动幅的两类方法

2.1 方法1：节点自由度释放

在 Abaqus/ Standard 中, 可以在梁的一个或者两个端部上释放一个局部转动自 由度或者一个局部转动自由度的组合 。

1. 允许释放一个单元或者单元集一端或两端的转动自由度或者转动自由度的组合。
2. 可以用于几何线性或者非线性分析。
3. 仅用于 Abaqua / Standard 中的梁和管单元。

单元端部释放用来模拟单元的一个端或者两个端部处的铰链连接 ( 在一个、 两个或者 三个正交方向上的铰链) 。 通过释放转动自由度, 允许单元的一端相对于节点, 关于所选的 自由度自由转动。 与节点共用没有释放的转动自由度。 用户必须注意, 不要为共用一个节点 的所有单元释放该节点处的一个指定自由度, 否则, 该节点将失去此自由度的刚度, 并且 Abaqus/ Standard 将发出零支点警告信息。 单元端部释放在单元局部自由度上操作。

受释 放影响的转动自由度是空间中梁关于局部 n1轴的转动、 关于局部 n2轴的转动和关于 t 轴的转 动。 对于平面中的梁, 只有关于局部 n1 轴的转动是有效的 ( 它与关于整体 - z 轴的旋转相 重合) 。

2.2 方法2：连接器单元

可以使用连接器单元为机构类型的分析施加基于单元的运动约束。且这也是abaqus软件比较推荐的方法。其具体创建方法见下一小节。

Abaqus求解器中连接器分类

1. 基本类型（basic），分为平动和转动两种类型。
2. 组合类型（assembly），是上述类型的组合，见下图：
3. 

【知识点1】：

1. Connector虽然作用是用于连接，描述两个连接点之间的相对运动约束关系，但实际上是一种特种的单元，类型为CONN3D2，连接单元。
2. 在实际工程项目中，可以只使用一种基本连接属性，也可以是使用两个基本连接属性（一个平动+一个转动），或者直接使用组合连接属性。

2.3 连接器在Inp文件的输写方法

对于习惯直接编辑inp文件修改连接器的小伙伴们，关键词如下：

*ELEMENT,TYPE=CONN3D2,ELSET=Name

EID, Node1, Node2

*CONNECTOR SECTION,ELSET=Name

basic type, basic type

Orientation1, Orientation2

3. 铰链：Hinge

Abaqus特别为转动副开发了一类特殊的连接器单元，叫铰链（hinge），也是abaqus特有的一种方法。在nastran、ansys、lsdyna这几个求解器中的转动副是revolute。对于使用abaqus的小伙伴们，小编推荐使用hinge铰链用于旋转运动。

【知识点2】

使用hinge铰链时，有几个需要注意的事项：

1. 使用Hinge时，建议创建局部坐标系，并将hinge的两个节点分配到该局部坐标系下；
2. Hinge的两个节点可以空间位置重合，也可以不重合；
3. Hinge的旋转轴必须定义为X轴，即释放4自由度（绕X轴旋转自由度）；
4. Hinge单元需要创建属性，属性卡片类型为hinge；
5. 根据实际项目需要，可能需要指定hinge的阻尼、扭转刚度。特别是对于静力学分析，如果hinge不指定阻尼和扭转刚度，可能导致力和力矩不平衡，无法收敛求解。

Hinge的使用场景

只要是旋转运动，都可以使用hinge来连接，如下图：

看到这里的小伙伴们，可能已经摩拳擦掌，想知道在hypermesh中如何创建上述两类运动副。

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