Rbe2及Rbe3单元的区别.pdf

Rbe2 和Rbe3 的区别与应用 Rbe2 ，n 个从节点与1 个主节点建立刚性连接 Rbe3 ，n 个主节点，1 个从节点，建立柔性连接 针对不同的求解器，对两种单元的使用方法和区别进行讨论。 1. Radioss 测试例题如下。 模型如图所示： 10 10 弹性模量：2e5 MPa 泊松比：0.3 厚度：1 mm 边界条件：左右平板的两边约束，约束自由度为 123456 加载：在中心位置X 正向，1000 N 1.1 刚性连接 （rbe2 ） 建立上图所示的模型，两板之间创建刚性单元Rbe2 连接。计算结果如下。 可以看到，两边节点之间是完全刚性的连接，rbe2 单元完全没有变形。应力 分布情况为 从结果可以说明，刚性单元一旦建立，从节点之间将不存在相对位移。对于 结构而言，在刚性单元区域，增加了结构的刚度。力加在从节点上与加在主节点 上，结果一致。 1.2 柔性连接 （rbe3 ） 将上面的例题刚性单元rbe2 换成rbe3 单元，计算结果如下 这是在完全约束下，即主节点自由度与从节点自由度约束为 6 个自由度。 Rbe3 单元允许节点之间有相对位移，并且从节点载荷将按照各主节点的权重分 配给主节点。 应力分布情况如下所示。 1.3 分布力加载 我们认为，rbe3 单元的用途是将加载的力按照加权的方式分配到各个主节点 上，如果此假设成立，则上述例题采用均布力加载，得到的结果将是一致的。有 鉴于此，在左平板及右平板分别加载500N 的力，得到位移的分布情况如下。 与rbe3 加载对比如下 结果完全一致。 应力分布对比如下所示。 结果完全一致。 1.4 扭矩加载 上述情况为施加力的作用下判断rbe2 与rbe3 单元的区别，为了进一步确定 单元的性质，测试扭矩作用下的性质。 模型形式如下。 弹性模量：2e5 泊松比：0.3 模型尺寸：内径 10 mm，外径20 mm ，高20 mm 约束：外部约束123456 自由度 加载：圆周中心加载100000N.mm 的扭矩。 Rbe3 单元计算结果 位移分布情况 应力分布情况 为了进一步确定圆柱受力情况，在圆柱内部加载圆周切向力。结果如下所示。 位移分布情况如下。 应力分布情况如下: 从施加扭矩的测试结果可以看出，采用 rbe3 单元与直接在模型节点上施加 切向力结果保持一致。 1.5 小结 Rbe2 单元为刚性单元，主节点与从节点之间构成刚体单元，主节点与从节 点之间无相对以位移，从节点与从节点之间无相对位移。 Rbe3 单元为柔性单元，多个主节点与单个从节点构成连接关系。主节点的 运动方式决定从节点的运动方式。 加载时为避免应力集中，在加载区域采用 rbe2 单元构建刚性单元。在该单 元区域内表现为刚性。对模型而言，在局部将增加刚性。 加载时为避免应力集中，在加载区域采用 rbe3 单元构建柔性加载区域。施 加荷载施加于 rbe3 单元的从节点上，载荷将以加权形式分布于主节点。各主节 点之间有相对位移，对结构不会增加局部刚度。影响载荷分布的是权系数，与主 从节点的相对位置无关。 加载扭矩情况下，rbe3 单元从节点的扭矩将以加权形式分布于主节点。影响 载荷分布的是权系数，与主从节点的相对位置无关。对于实体单元创建 rbe3 单 元施加扭矩，系统将扭矩换算成切向力施加于相关节点，力的大小与权系数有关。 同时，rbe3 单元自由度需约束扭转自由度。 在对结构施加均布载荷的情况下，采用 rbe3 单元更加合理。在需要刚性连 接的时候采用rbe2 单元。Rbe2 单元的选用，将对结构产生附加的刚度，所以要 慎用。 螺栓孔处，连接螺栓，螺栓孔周围以刚性单元 rbe2 进行连接，因为螺栓孔 与螺栓紧密连接，螺栓的运动方式与螺栓孔周围结构的运动方式应该保持一致。 螺栓周围的受力情况一般难以计算清楚。 对于约束，如果有很多点需要进行约束，而为了简化模型，可以创建这些节 点之间的刚性连接，约束主节点即可。 2. Abaqus 2.1 扭矩加载 模型及加载情况与 1.4 章节的模型