9.2 ABAQUS的連接單元連接屬性

連接單元用來模擬模型中兩個點之間（或一個點和地面之間）的力學(xué)和運動關(guān)系，通常把連接的點稱為“連接點”（Connector Point），兩個連接點分別稱為“節(jié)點a”和“節(jié)點b”。連接點可以是網(wǎng)格實體的節(jié)點、模型中的參考點、幾何實體的頂點或地面。節(jié)點或參考點形成的連接點可以施加多點約束（*MPC）、耦合約束（*COUPLING）、剛體約束（*RIGID BODY）等各種約束及載荷和邊界條件。

ABAQUS中使用連接單元的步驟如下。

（1）進入Interaction模塊。

（2）選擇Connector→Geometry→Point-to-Point Wire命令，創(chuàng)建連接單元施加的位置。

（3）選擇Connector→Section→Create命令創(chuàng)建連接屬性。

（4）選擇Connector→Assignment→Create命令創(chuàng)建連接單元。

注意：在ABAQUS 2020版本中這一步操作是必須進行的，在ABAQUS 6.5及以前的版本中，則不需要這一步操作。

9.2.1 連接單元邊界條件和載荷

在Interaction模塊中創(chuàng)建完連接單元后，可以在Load模塊中施加連接單元邊界條件（Connector Boundary Condition）和連接單元載荷（Connector Load），連接單元邊界條件和載荷可以直接施加在連接單元的相對運動分量上。常用的連接單元邊界條件和載荷類型有如下幾種。

l連接單元位移（Connector Displacement）。

l連接單元力（Connector Force）。

l連接單元力矩（Connector Moment）。

l連接單元速度（Connector Velocity）。

l連接單元加速度（Connector Acceleration）。

注意：連接單元邊界條件和連接單元載荷的大小和方向都是相對于連接點的局部坐標系，因此，當(dāng)模型中各個部分之間的相對運動關(guān)系比較復(fù)雜時，使用連接單元邊界條件和連接單元載荷處理更方便。連接單元邊界條件、連接單元載荷的作用和使用方法與普通邊界條件、載荷類似，在ABAQUS/CAE中，定義連接單元邊界條件和連接單元載荷的方法如下。

l完成局部坐標系、分析步和連接單元的定義。

l進入Load模塊，選擇BC→Create（創(chuàng)建）和Load（載荷）→Create（創(chuàng)建）命令，在彈出的Create Boundary Condition對話框和Create Load對話框中選擇適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件和載荷類型。

9.2.2 連接單元行為

在實際的結(jié)構(gòu)模型中，連接點之間存在復(fù)雜的相互作用關(guān)系，可以使用連接單元行為（Connector Behavior）來描述。連接單元行為在定義連接屬性時定義，可以在相對運動分量上定義多種連接單元行為。下面將介紹幾種常見的連接單元行為。

l連接單元彈性（Connector Elasticity）。

l連接單元阻尼（Connector Damping）。

l連接單元塑性（Connector Plasticity及Connector Hardening）。

l連接單元摩擦（Connector Friction）。

l連接單元鎖定（Connector Lock）。

l連接單元失效（Connector Failure）：只用于ABAQUS/Explicit。

l連接單元損傷（Connector Damage）：只用于ABAQUS/Explicit。

l連接單元止動（Connector Stop）。

l與運動相關(guān)的連接單元行為只能定義在可用的相對運動分量上，定義

l方式包括以下幾種。

l非耦合方式（Uncoupled）：連接單元行為定義在單獨的可用相對運動分量上。

l耦合方式（Coupled）：連接單元行為同時定義在多個可用的相對運動分量上，相互之間發(fā)生耦合。

l組合方式（Combined）：同時使用非耦合方式和耦合方式定義單元行為。在ABAQUS/CAE中定義連接單元行為的方法為，在Interaction模塊中，執(zhí)行Connector→Section Create命令，在彈出的Create Connector Section對話框中選擇連接單元類型，如鉸鏈（Hinge）連接，單擊Continue按鈕，進入Edit Connector Section對話框，單擊Add按鈕添加連接單元行為。

9.2.3 ABAQUS的連接屬性

連接屬性（Connector Property）用來描述連接單元的兩個連接點之間的相對運動約束關(guān)系。每個連接單元都具有一定的連接屬性，同一個連接屬性可以賦給多個不同的連接單元。連接屬性分為以下兩種類型。

l基本連接屬性（Basic Type）：基本連接屬性又可細分為平移連接屬性（Translational Type）和旋轉(zhuǎn)連接屬性（RotationalType）。平移連接屬性影響兩個連接點之間的平動自由度及第一個連接點的旋轉(zhuǎn)自由度；旋轉(zhuǎn)連接屬性只能影響兩個連接點的旋轉(zhuǎn)自由度。

l組合連接屬性（Assembled Type）：組合連接屬性是基本連接屬性（平移連接屬性和旋轉(zhuǎn)連接屬性）的組合。

連接單元定義時可以只使用一個基本的連接屬性（平移連接屬性或旋轉(zhuǎn)連接屬性），也可以使用一個平移連接屬性和一個旋轉(zhuǎn)連接屬性的組合，或者直接使用組合連接屬性。

在兩個連接點上可以分別定義各自的局部坐標系，連接點在分析過程中發(fā)生旋轉(zhuǎn)時，局部坐標系也會隨之發(fā)生旋轉(zhuǎn)。在不同的連接屬性中，兩個連接點上的局部坐標系有如下3種情況。

l必需的（Required）：必須由用戶定義局部坐標系。

l忽略的（Ignored）：不需要用戶定義局部坐標系。

l可選的（Optional）：用戶可以定義也可以不定義局部坐標。如果用戶沒有定義局部坐標系，第一個連接點的局部坐標系將使用全局坐標系，第二個連接點的局部坐標系將使用第一個連接點上的局部坐標系。

在局部坐標系中，ABAQUS定義了兩個連接點之間的相對運動分量（Component of Relative Motion，CORM），包括相對平移運動分量Ul、U2、U3和相對旋轉(zhuǎn)運動分量UR1、UR2、UR3，相對運動分量可以分為如下兩種。

受約束的相對運動分量（Constrained CORM）：相對運動分量需要滿足一定的約束關(guān)系（如保持為零）?？捎玫南鄬\動分量（Available CORM）：相對運動分量不受任何約束，并且被用來定義連接單元載荷、連接單元邊界條件、連接單元行為等。

（內(nèi)容、圖片來源：《ABAQUS 2020有限元分析從入門到精通》，侵刪）

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