3.3 裝配模塊

在環境欄的Module（模塊）列表中選擇Assembly（裝配），即進入Assembly（裝配）功能模塊。

在Part功能模塊中創建或導入部件時，整個過程都是在局部坐標系下進行的。對于由多個部件構成的物體，必須將其在統一的整體坐標系中進行裝配，使其成為一個整體，這部分工作在Assembly（裝配）功能模塊中進行。

一個模型只能包含一個裝配件，一個裝配件可以包含多個部件，一個部件也可以被多次調用來組裝成裝配件。即使裝配件中只包含一個部件，也必須進行裝配，定義載荷、邊界條件、相互作用等操作都必須在裝配件的基礎上進行。

3.3.1 部件實體的創建

裝配的第一步是選擇裝配的部件，創建部件實體，具體操作方法如下。

在菜單欄中執行Instance（實例）→Create（創建）命令，或單擊左側工具區中的Instance Part（創建部件實例）工具，彈出Create Instance（創建實例）對話框，如圖3-25所示。

該對話框包括三部分，其中，Parts（部件）欄內列出了所有存在的部件，單擊鼠標左鍵進行部件的選取，可以單選，也可以多選，只不過多選時在單擊的同時要借助鍵盤上的Shift鍵或Ctrl鍵。Instance Type（實例類型）選項用于選擇創建實體的類型，有如下兩個選項：

（1）Dependent（mesh on part）：用于創建非獨立的部件實體，為默認選項。當對部件劃分網格時，相同的網格被添加到調用該部件的所有實體中，特別適用于線性陣列和輻射陣列構建部件實體。

（2）Independent（mesh on instance）：該選項用于創建獨立的部件實體，這種實體是對原始部件的復制。此時需要對裝配件中的每個實體劃分網格，而不是原始部件。

Auto-offset from other instances（從其他的實例自動偏移）選項，用于使實體間產生偏移而不重疊。整體坐標系的原點和坐標軸與第一個部件實體重合，當繼續添加部件實體時，ABAQUS/CAE會將新實體的坐標系對齊整體坐標系，這樣部件實體間可能會產生重疊。在創建實體前，選中此選項，ABAQUS/CAE會自動產生偏移而使各實體間無重疊。具體而言，對二維和三維的部件實體產生X方向的偏移，對軸對稱部件實體產生Y方向的偏移。完成設置后，單擊OK按鈕，完成實體的創建。

部件實體創建完成后，其實體類型可以修改，方法為在模型樹中選擇該部件實體，雙擊鼠標左鍵，在彈出的命令菜單中可改變實體的類型。

ABAQUS/CAE還提供以陣列方式復制部件實體，包括線性陣列和環形陣列兩種模式，分別介紹如下。

1．Linear Pattern

在菜單欄中執行Instance（實例）→Linear Pattern（線性陣列）命令，或單擊左側工具區的Linear Pattern（線性陣列）工具，在視圖區單擊鼠標左鍵選取實體，單擊提示區的Done按鈕，彈出Linear Pattern（線性陣列）對話框，如圖3-26所示。該對話框包括以下幾項。

（1）Direction 1（方向1）欄用于設置線性陣列的第一個方向，默認為X軸。

① Number（數目）：該選項用于設置部件實體的數目（含原始實體），默認值為2。

② Offset（偏移）：該選項用于設置實體間的相對距離。

③ Direction（方向）：該選項用于設置線性陣列的方向。單擊Direction…按鈕，在視圖區中的原始實體上選擇一條線段或選擇一條軸線，新實體即按該方向排列。

④ Flip（反向）：該按鈕用于將線性陣列變為反方向。

（2）Direction 2（方向2）欄用于設置線性陣列的第二個方向，默認為Y軸，其選項與Direction 1完全相同，不再贅述。

（3）Preview（預覽）選項用于預覽線性陣列的實體，默認為選擇預覽方式。完成設置后，單擊OK按鈕，完成線性陣列的實體創建操作，如圖3-27所示。

2．Radial Pattern

在菜單欄中執行Instance（實例）→Radial Pattern（環形陣列）命令，或單擊左側工具區的Radial Pattern（環形陣列）工具。在視圖區單擊鼠標左鍵選取實體，單擊提示區的Done按鈕，彈出Radial Pattern（環形陣列）對話框，如圖3-28所示。該對話框包括以下四項。

（1）Number（數目）：用于設置陣列實體的數目（含原始實體），默認值為4，最小可以設置成2。

（2）Total angle（總角度）：用于設置原始實體與最后一個復制實體間的角度，范圍為-360°~360°，正值代表逆時針方向，默認為繞Z軸90°。

（3）Axis（選擇坐標軸）：用于設置輻射陣列的旋轉軸，類似于線性陣列中的Direction（方向）功能。單擊Axis…按鈕，在視圖區中的原始實體上選擇一條線段，新實體即以該線段為軸旋轉排列。

（4）Preview（預覽）：用于預覽環形陣列的實體，默認為選擇預覽方式。單擊OK按鈕完成環形陣列，如圖3-29所示。

3.3.2 部件實體的定位

創建了實體部件之后，可以采用多種工具對實體進行定位，下面分別進行介紹。

1．平移和旋轉工具

使用平移和旋轉工具可以完成部件實體在任何情況下的定位，常用工具有Translate（平移）、Rotate（旋轉）、Translate To（平移到）。下面分別對這些工具進行介紹。

（1）Translate（平移）：在菜單欄中執行Instance（實例）→Translate（平移）命令，或單擊左側工具區的Translate Instance（平移實例）工具，在視圖區單擊鼠標左鍵選取實體，單擊提示區的Done按鈕。有以下兩種方法實現部件實體的平移：

① 在提示區按提示輸入平移向量起點的坐標，按Enter鍵，繼續在提示區輸入平移矢量終點的坐標，再次按Enter鍵，單擊OK按鈕，完成部件實體的移動。

② 在視圖區中選擇部件實體上的一點，接著在視圖區選擇部件實體上的另一點。此時，視圖區顯示出實體移動后的位置，單擊OK按鈕，完成部件實體的移動。

（2）Rotate（旋轉）：在菜單欄中執行Instance（實例）→Rotate（旋轉）命令，或單擊左側工具區的Rotate Instance（旋轉實例）工具，在視圖區單擊鼠標左鍵選取實體，單擊提示區的Done按鈕。

先按提示圖提示輸入平移向量起點的坐標，按Enter鍵，繼續在提示區輸入平移矢量終點的坐標，再次按Enter鍵，最后輸入旋轉的角度，如圖3-30所示，單擊OK按鈕，完成實體的旋轉。實體旋轉范圍為-360°～360°，正值表示逆時針方向旋轉，軟件默認角度為90°。

（3）Translate To（平移到）：在菜單欄中選擇Instance（實例）→Translate To（平移到）命令，或單擊左側工具區的Translate To（平移到）工具，在視圖區單擊鼠標左鍵選取移動實體的邊（二維或軸對稱實體）或面（三維實體），單擊提示區的Done按鈕，再選取固定實體的面或邊，單擊提示區的Done按鈕（此工具僅適用于實體模型）。

類似于平移工具，選取平移矢量的起止點之后，需要在提示區輸入移動后兩實體的間隙距離，如圖3-31所示。負值表示兩實體的重疊距離，默認為0.0，即選取的兩實體的面或邊接觸在一起，單擊Preview按鈕預覽，再單擊Done按鈕確認本次操作。若該操作無法進行，則彈出錯誤提示，如圖3-32所示。

2．約束定位工具

ABAQUS/CAE提供了一系列約束定位工具，包括在Constraint（約束）菜單和展開工具條中。這組工具與Translate To（移動到）工具類似，都是通過指定兩個部件實體間的位置關系來移動其中一個實體，而不同的是，約束定位操作可以撤銷和修改。下面簡要介紹各約束定位工具的功能。

（1）Parallel Face（平行面）：在菜單欄中執行Constraint（約束）→Parallel Face（面平行）命令，或單擊左側工具區的Create Constraint:Parallel Face（創建約束：面平行）工具，展開工具條的左側第一個工具，該工具用于使選取的移動實體的平面平行于選取的固定實體的平面。

（2）Parallel Edge（平行邊）：在菜單欄中執行Constraint（約束）→Parallel Edge（邊平行）命令，或單擊左側工具區的Create Constraint:Parallel Face（創建約束：面平行）工具，展開工具條的左側第3個工具，該工具用于使選取的移動實體的直線段平行于選取的固定實體的直線段。

（3）Face to Face（面對面）：在菜單欄中執行Constraint（約束）→Face to Face（共面）命令，或單擊左側工具區的Create Constraint:Parallel Face（創建約束：面平行）工具，展開工具條的左側第2個工具，該工具類似于Parallel Face（面平行）工具，用于使選取的移動實體的平面平行于選取的固定實體的平面，并使兩個基準面間產生指定的間距。

（4）Edge to Edge（平行邊）：在菜單欄中執行Constraint（約束）→Edge to Edge（共邊）命令，或單擊左側工具區的Create Constraint:Parallel Face（創建約束：面平行）工具，展開工具條的左側第4個工具，該工具類似于Parallel Edge工具，用于使選取的移動實體的直線段與選取的固定實體的直線段重合。

（5）Coincident Point（重合點）：在菜單欄中執行Constraint（約束）→Coincident Point（重合點）命令，或單擊左側工具區Create Constraint:Parallel Face（創建約束：面平行）工具，展開工具條的左側第6個工具，該工具用于使選取的移動實體上的點與選取的固定實體上的點重合，但移動實體的方向保持不變。

（6）Coaxial（共軸）：在菜單欄中執行Constraint（約束）→Coaxial（共軸）命令，或單擊左側工具區的Create Constraint:Parallel Face（創建約束：面平行）工具，展開工具條的左側第5個工具，該工具用于使選取的移動實體的圓柱面或圓錐面平行于選取的固定實體的圓柱面或圓錐面共軸。

（7）Parallel CSYS（平行坐標軸）：在菜單欄中執行Constraint（約束）→Parallel CSYS（平行坐標軸）命令，或單擊左側工具區的Create Constraint:Parallel Face（創建約束：面平行）工具，展開工具條的右側第1個工具，該工具用于使移動實體上的基準坐標系的軸平行于固定實體上的基準坐標系的軸。

這7種工具的操作類似于Translate To（移動到）工具，在此不再贅述，讀者可以根據提示區的提示自行練習，系統幫助文件為ABAQUS/CAE User's Manual。

約束定位工具的操作結果不能進行預覽，但可以執行模型樹Assembly（裝配）→Position Constraints（位置約束）命令，將鼠標指向需要修改的操作，單擊鼠標右鍵，在彈出的命令菜單中選擇Edit選項，彈出Edit Feature（編輯特征）對話框，如圖3-33所示，可在該對話框中對該約束定位操作進行修改。

此外，彈出的命令菜單中的Delete命令用于刪除該約束定位操作，Suppress和Resume命令用于抑制和恢復該約束定位操作。單獨的約束定位操作很難對部件實體進行精確定位，往往需要幾個約束定位操作的配合才能精確地定位部件實體。

當幾個約束定位操作或旋轉、平移操作與約束定位操作發生沖突時，可以執行Instance（實例）→Convert Constraints（轉換約束）命令移除模型樹中的所有約束定位操作的特征（模型的位置保持不變），之后，再進行平移和旋轉操作或新的約束定位操作。

3.3.3 部件實體的切割/合并

當裝配件包含兩個或兩個以上的部件實體時，ABAQUS/CAE提供部件實體的合并（Merge）和切割（Cut）功能。對選擇的實體進行合并或剪切操作后，將產生一個新的實體和部件。

具體操作為：在菜單欄中執行Instance（實例）→Merge/Cut（合并/切割）命令，或單擊左側工具區中的Merge/Cut Instances（合并/切割實體）工具，彈出Merge/Cut Instances（合并/切割實體）對話框，如圖3-34所示。

此對話框中的Part name（部件名稱）欄用于輸入新生成的部件的名稱；Operations（操作）欄用于選擇操作的類型，包括用于部件實體的合并的Merge（合并）和用于部件實體的切割的Cut geometry（切割幾何體）兩個大選項，Merge（合并）選項中還包括Geometry（幾何）、Mesh （網格）和Both（兩種）選項。此處需要說明的是，Cut geometry（切割幾何體）選項僅適用于幾何部件實體；Options（選項）用于設置操作的選項。

（1）點選Geometry（幾何）單選按鈕，如圖3-34（a）所示

Geometry（幾何）：用于幾何部件實體的合并。選擇此選項后，Options（選項）欄中包含以下兩大選項：

① 以下Original Instances（原始實例）：

Suppress（禁用）選項：用于選擇進行合并或切割操作后，原始實體是否被激活。

Delete（刪除）選項：用于選擇進行合并或切割操作后，原始實體是否被刪除。

② Geometry（幾何）-Intersecting Boundaries（相交邊界）欄用于選擇對部件實體邊界的處理，適用于幾何部件實體：

Remove（移除）選項：用于移除合并的幾何部件實體的重合邊界，使之成為一個單元。

Retain（保留）選項：用于保留合并的幾何部件實體的公共部分，使之成為3個單元。

（2）點選Mesh（網格）單選按鈕，如圖3-34（b）所示

Mesh（網格）：用于網格實體的合并。Options（選項）欄中也包含兩個大選項：

① Original Instances（原始實例）：

Suppress（禁用）。

Delete（刪除）。

② Mesh（網格）-Merge nodes（合并節點），該欄用于選擇節點的合并方式，適用于帶有網格的實體：

Boundary only（僅邊界）為默認選項，僅適用于只有一個公共面的情況，此時僅沿邊界合并節點。

All（全部）選項，適用于部件有重疊時ABAQUS/CAE合并選取實體的所有節點。此時，Remove duplicate elements（刪除復制單元）選項被激活，默認選擇該選項，表示移除合并后重合的單元。

None（無）選項，表示不合并節點，ABAQUS/CAE將保留所有的原始節點。

Tolerance（公差），用于輸入合并節點間的最大距離，默認值為1×10-6，即間距在1×10-6內的節點被合并，適用于帶有網格的實體。

（3）點選Both（兩種）單選按鈕

如圖3-34（c）所示，ABAQUS/CAE可實現網格部件實體和劃分了網格的實體部件的合并。

設置完Merge/Cut Instances對話框后，單擊Continue…按鈕，視圖區選擇需要操作的實體，單擊提示區的Done按鈕，ABAQUS/CAE進行合并或切割運算，如果操作成功，則會生成一個新的部件實體顯示在視圖區，而原始實體不再顯示在視圖區中。

此時，在環境欄的Module列表中選擇Part，可以看到合并或剪切操作后生成的部件。

若對類型相同的幾何部件實體（Dependent或Independent）進行合并或剪切操作，則生成同類的實體；若幾何部件實體的類型不同，則生成非獨立的實體（Dependent）。當對帶有網格的實體進行合并或剪切操作時，總是生成非獨立的實體（Dependent）。