Abaqus中的刚体简介

1 什么是刚体？

刚体(rigid body/discrete rigid part/analytical rigid part)均可视为Abaqus的一种约束类型，其作用和Coupling Constraints, Shell-to-Solid Coupling, Surface-Based Ties等类型类似-----对节点和单元集合的自由度在一定程度上的限制或者将它们的运动与参考点耦合。

刚体由节点或单元集合和参考点两部分组成，创建方法大致有两类方法：

1 part module: create part →rigid part(discrete/analytical) →tools/reference point

2 part module: create part →deformable part →interaction module: create constraint →rigid body →reference point + element set(discrete rigid body)/tie node set/pin node set/analytical surface

注意事项：1中创建离散刚体需要抽壳：shape/shell/shell from solid；2中的参考点在interaction module创建；3使用刚体时优先使用解析刚体，复杂几何时考虑离散刚体。

2 何时使用刚体？

1 产品可行性验证阶段，将复杂几何体的非关键部位转化为刚体，缩短研发周期。满足设计需求后，解除刚体定义，再进行细节处理；

2 多体动力学分析，刚体可以精确表示几何、质量以及转动惯量。此外，也支持高精度的可视化模型和后处理；

3 分析涉及两种本构及以上，取刚度较大者为刚体，如在金属成型分析中的冲头、磨具等。

3 关于rigid body的一些额外设定

1 每个rigid body定义中不允许存在共享节点、单元或参考点；

2 刚体质心的位置调整与否取决于该刚体是否在载荷下发生位移；

3 在热力耦合分析中，刚体可视为等温材料，在温度梯度下产生线性变形，形变量则取决于该点到参考点的距离；

4 刚体上的载荷有三部分组成:绑定节点、铰接点以及参考点上的集中力和集中力矩，单元和表面上的分布力；

此外，rigid body在边界条件、接触等环节与变形体的异同以及自身的局限性可详见用户手册。