【Abaqus技巧】用连接器实现结构力学约束

结构力学是每个土木人的力学必修课，当需要在Abaqus内建立所需的结构力学模型时，一般采用的是梁单元或桁架单元 ，诸如下图所示的约束条件往往是令人头疼的问题，对此本文将采用Abaqus内的连接器（connector）实现经典结构力学中的各种约束。

1.铰支约束

铰支约束表示杆端仅限制平动而不限制转动，作用外荷载以后对应的弯矩图为：

在Abaqus内，先建立两根二维的线，材料因为结构力学仅涉及到弹性计算，故仅赋予弹性模量即可，同样后续计算中不要开几何非线性，因为结构力学的计算是不考虑二阶效应的。

截面这里我们随便赋予一个圆形即可，因为考虑弯曲故采用梁而不采用桁架。

梁和桁架的区别见这里：

在Assembly模块将前述建立好的线组装2次得到两根一模一样的线，接下来就是处理二者的铰接位置了，需要用到连接器，在Interaction模块中，对应的功能区为：

先点击上图最下方的Creat Wire Feature按钮，将前述创建的两根线端点连接起来。

接着点击Creat Connector Section，创建连接器属性，这里属性选择Basic下的join来表示铰接情况。

接着点击Creat Connector Assignment，将前述创建好的连接器赋予给第一步中创建的wire连接线。

最后把两个线的端点平移到同一位置，以符合其空间关系，这个操作在Assembly中通过平移操作实现。

最后给两端赋予固定边界条件，中部给上集中力作用。

分析步采用静力、通用，在场变量里面要勾选SF输出，不然结果没有输出轴力、剪力和弯矩。

网格划分按需进行，本文每根杆划分了10个单元。提交计算后所得弯矩结果如下：

和前述常规计算的趋势一致，证明了铰接约束设置合理。

2.滑动约束

滑动约束对应的结构为：

建模步骤和前述完全一致，只是连接器属性和荷载有所不同，对于滑动约束，连接器应保证竖向自由度释放，故采用的是Basic下的Axial，并在旋转选项中选择了Align类型，这里需要强调的是默认的U1为X方向，而建模时候需要滑动的是Y方向，因此需要重新定义一个坐标系，使得该坐标系中滑动方向变为X。

荷载选择Line Load或Pressure施加即可，最终计算结果的弯矩图为：

3.多铰约束

多铰又称为复铰，是指一个铰接约束上连接杆件数大于两根的情况。

有限元计算结果如下，可以看出趋势基本一致，数值大小是随便设置的，不用强求一样：

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