四点受弯梁作为结构工程常见的有限元模拟试件,其边界条件通常是一端固定铰支座,一端活动铰支座,然而这种简单的结构力学概念在ABAQUS有限元模拟中却常常出现意想不到的错误,今天就和喵星人一起看看吧。
1.支架设置的常见问题
——铰接边界条件设置了竖向约束
如图所示,认为支座是固定铰接,因此释放了转动自由度UR1,事实上,对于实体单元而言并无转动自由度,因此UR1,UR2,UR3的约束设置与否均无意义。
另外,由于对整个底面设置了U2方向的位移自由度,因此该面不会发生转动。这是因为转动时该面需绕轴转动,因此必定有面上的点发生U2方向位移,如果约束U2方向位移,相当于约束面的转动自由度。
(1)可在支座部件的转动线上切一条线,并对线设置铰竖向约束。
如图所示,对转动线设置固定铰接边界条件。由于此处绕线转动时并不影响U2位移,因此实现铰接边界。
(2)可在部件底部耦合一参考点,并对参考点设置铰约束。
如图所示,在底面中心位移耦合一参考点(快速生成面中心参考点插件可见视频操作,公众 号回复“参考点插件”可免费获取哦~)。并对参考点设置固定铰接边界条件。
需要注意的是,参考点具有转动自由度,为实现支座铰接,必须释放UR1自由度,同时约束UR2和UR3自由度。
2.顶部加载的常见问题
——顶部加载点耦合了两处加载板的两个面
为模拟实际加载工况中顶部仅一竖向千斤顶,并通过分配梁施加于顶部的情况。
同样,顶部参考点约束了加载板的自由转动,与实际顶部同样可以自由转动的边界条件不符。
这种情况同样可在加载板处切一条线,并将参考点与线耦合,如图。
3.关于加载板在梁轴线方向的约束讨论
上图中耦合点约束了加载支座的梁轴线自由度U3,若允许加载板沿梁轴向自由移动,还可解除U3约束,如图所示。