Question

ANSYS怎样建立刚性梁

如题，请会的指教下。看到网上有说是建立自由度耦合，没有弄明白。自由度耦合不是具有不同自由度的单元连接需要设置的吗，怎么和建立刚性梁有关系。请大家指教，谢谢。

Answer 1

　　建立方法：
　　2D 梁单元节点：UX、UY 和 ROTZ；
3D 梁单元节点自由度：UX、UY、UZ、ROTX、ROTY、ROTZ 及 WARP
板壳单元实际具有 5 个自由度：UX、UY、UZ、ROTX 和 ROTY。引入第 6 个即面内转动自由度 ROTZ，其意义与梁单元的 ROTZ 不同。
2D实体单元节点自由度：UX 和 UY；
3D实体单元节点自由度：UX、UY 和 UZ。
由于梁壳体单元节点的自由度个数或自由度物理意义不同，因此要考虑梁单元与板壳单元、体单元连接时的自由度问题。
梁与壳体的连接可分为如下 4 种情况讨论：
① 梁单元与壳体单元铰接时的情况；
② 2D 梁单元与 2D 实体单元刚接时的情况；
③ 3D 梁单元与板壳单元刚接时的情况；
④ 3D 梁单元与 3D 实体单元刚接时的情况。
　　
　　1. 梁单元与壳体单元铰接
因梁单元平动自由度与实体单元平动自由度物理意义相同，因此当梁单元与实体单元铰接时，只要具有公共节点就无需约束方程；或者不具有公共节点但具有重合的节点时，直接耦合节点的平动自由度即可。
梁单元与板壳单元因有 5 个自由度物理意义相同，因此当单元间具有公共节点时，不是铰接，而是除 ROTZ 外的一种刚性连接。如果欲使梁单元与板壳单元铰接，就必须采用主从节点的方法，即无公共节点但在同一位置建立各自的节点，然后耦合平动自由度。或者，对于有节点自由度释放功能的梁，释放适当的节点自由度。
　　
　　2. 2D 梁单元与 2D 实体单元刚接处理方法：
★ 约束方程法
★ 虚梁法
★ MPC法等。
原理：建立自由度之间的关系方程。
注意：由于所建立自由度之间的关系都采用了局部区域的节点，因此所得结果在局部范围内可能造成应力集中，后处理中应予以注意。
　　
　　3. 3D 梁单元与板壳单元刚接
梁单元与板壳单元有5个自由度物理意义相同，因此当单元间具有公共节点时，只需建立梁单元自由度 ROTZ 与板壳单元其他自由度之间的约束方程。
3D 梁单元与板壳单元的刚性连接：
★ 梁与壳面垂直或穿过壳面
★ 梁包含在壳面内
★ 梁在壳面内但不包含

⑴ 梁与壳面垂直或穿过壳面的情况
梁垂直于板壳或穿过壳面的情况，可建立梁单元自由度 ROTZ 与板壳单元其他自由度之间的约束方程。

Answer 2

网上说的自由度耦合是针对梁单元和壳单元或者实体单元结合使用时，梁单元作为刚性梁使用，此时因单元之间自由度不同，所以需要自由度耦合或者建立约束方程；
若仅仅需要刚性梁，只需要设置很大的弹性模量即可。

Answer 3

刚性梁应该是通过设置梁单元的弹性模量来实现的吧。

追问

明白了，谢谢。