3.6 相互作用模塊

在定義一些相互作用之前，需要定義對應(yīng)的相互作用屬性，包括接觸、入射波、熱傳導(dǎo)、聲阻。本節(jié)主要介紹接觸屬性和接觸的定義，其他類型的相互作用請參閱系統(tǒng)幫助文件。

3.6.1 相互作用的定義

1．接觸屬性的定義

執(zhí)行菜單欄的Interaction（相互作用）→Property（屬性）→Create（創(chuàng)建）命令，或單擊工具區(qū)中的Create Interaction Property（創(chuàng)建相互作用屬性）工具, ABAQUS彈出Create Interaction Property（創(chuàng)建相互作用屬性）對話框，如圖3-59所示，該對話框包括以下兩個部分。

Name（名稱）：該處輸入相互作用屬性的名稱，默認為IntProp-n（n表示第n個創(chuàng)建的相互作用屬性）。

Type（類型）：該列表用于選擇相互作用屬性的類型，包括Contact（接觸）、Film condition （膜條件）、Cavity Radiation（空腔輻射）、Fluid cavity（流體腔）、Fluid exchange（液體交換）、Acoustic impedance（聲學(xué)阻抗）、Incident wave（入射波）、Actuator/sensor （激勵器/傳感器）。

在列表中選擇Contact，單擊Continue…按鈕，彈出Edit Contact Property（編輯接觸屬性）對話框，如圖3-60所示。該對話框包括Contact Property Options（接觸屬性選項）列表和各種接觸參數(shù)的設(shè)置區(qū)域，下面分別進行介紹。

（1）Mechanical（力學(xué)的），用于定義力學(xué)的接觸屬性。包括Tangential Behavior（切向?qū)傩裕ormal Behavior（法向?qū)傩裕amping（阻尼）、Damage（損傷）、Fracture Criterion（斷裂準(zhǔn)則）、Cohesive Behavior（黏性行為）、Geometric Properties（幾何屬性）：選擇定義附加的幾何屬性。此處僅介紹常用的Tangential Behavior（切向?qū)傩裕┖蚇ormal Behavior（法向?qū)傩裕?/p>

① Tangential Behavior（切向?qū)傩裕哼x擇定義摩擦系數(shù)、剪應(yīng)力極限、彈性滑動等摩擦屬性。包括了Frictionless（無摩擦）、Penalty（罰）、Static-Kinetic Exponential Decay（靜摩擦-動摩擦指數(shù)衰減）、Rough（粗糙）、Lagrange Multiplier（Standard Only）（拉格朗日乘子）、User-defined （用戶定義）。

② Normal Behavior（法向?qū)傩裕哼x擇定義接觸剛度等法向接觸屬性。

Pressure-Overclosure（壓力過盈）包括：“Hard”Contact（“硬”接觸）、Exponential（指數(shù)）、Linear（線性）、Tabular（表）、Scale Factor（General Contact, Explicit）（標(biāo)量因子）。

Constraint enforcement method（約束執(zhí)行方法）包括：Default（默認）、Augmented Lagrange （Standard）（增廣拉格朗日）、Direct（Standard）（罰）。

Allow separation after contact（允許接觸后分離）選項。

（2）Thermal（熱學(xué)）：包括Thermal Conductance（傳導(dǎo)熱）、Heat Generation（生熱）和Radiation （輻射）。

（3）Electrical（電）：包括Electrical Conductance（電導(dǎo)系數(shù)）。

讀者可以修改接觸屬性，單擊左側(cè)工具區(qū)中的Interaction Property Manager（相互作用屬性管理器）工具，彈出如圖3-61所示的Interaction Property Manager（相互作用屬性管理器）對話框，選擇需要編輯的接觸屬性，單擊Edit..．按鈕；或在菜單欄中選擇Interaction（相互作用）→Property （屬性）→Edit（編輯）命令，在下級菜單中選擇需要編輯的接觸屬性。

2．接觸的定義

在ABAQUS/Standard中，可以定義面-面接觸和自接觸、壓穿等類型；在ABAQUS/Explicit中，可以定義面-面接觸、自接觸、聲學(xué)邊界等類型。接觸屬性的設(shè)置適用于所有的接觸類型。

在菜單欄中選擇Interaction（相互作用）→Create（創(chuàng)建）命令，或單擊工具區(qū)中的Create Interaction（創(chuàng)建相互作用）工具，彈出Create Interaction（創(chuàng)建相互作用）對話框，如圖3-62所示。該對話框包括3個部分。

Name（名稱）：在該欄內(nèi)輸入相互作用的名稱。

Step（步驟）：該欄用于選擇激活相互作用的步驟，可以選擇初始步或一個分析步。

Types for Selected Step（可用于所選分析步的類型）：該列表用于選擇相互作用的類型。選擇不同的分析步，可用于所選分析步的類型也有所不同。

選擇完成后，單擊Continue…按鈕，進行接觸的定義。下面分別對幾種常見類型的接觸定義進行介紹。

（1）定義Surface-to-surface contact（表面與表面接觸）

ABAQUS/Standard中的面-面接觸。在創(chuàng)建ABAQUS/Standard的通用分析步或者Implicit分析步后，在Create Interaction對話框中選擇Surface-to-surface contact（Standard）定義面-面接觸。

單擊Continue…按鈕，在視圖區(qū)選擇主面，單擊提示區(qū)的Done按鈕；或單擊提示三中右側(cè)的Surface按鈕，在彈出的Region Selection（區(qū)域選擇）對話框中選擇已創(chuàng)建的Surface，如圖3-63所示，單擊Continue…按鈕。

接著需要在提示區(qū)選擇從面的類型，如圖3-64所示，可以選擇Surface（面）和Node Region （包含節(jié)點集合的區(qū)域）。

若選擇Surface，則選擇從面的方法同選擇主面的方法。

若選擇Node Region，在視圖區(qū)選擇從節(jié)點區(qū)域，單擊提示區(qū)的Done按鈕；或單擊提示區(qū)右側(cè)的Sets按鈕，在彈出的Region Selection（區(qū)域選擇）對話框中選擇已創(chuàng)建的Set-1，單擊Continue…按鈕。

面-面接觸包含一個主面和一個從面組成的接觸對，主面可以穿透到從面內(nèi)，但從面不能穿透到主面內(nèi)。接觸對可以定義兩個可變形面或一個可變形面和一個剛性面。若接觸對包含一個可變形面和一個剛性面，則剛性面一定是主面。

隨后彈出Edit Interaction（編輯相互作用）對話框，如圖3-65所示，下面對該對話框進行介紹。

① Switch（轉(zhuǎn)換）按鈕，該按鈕用于交換主面和從面，在選擇從面（圖3-63中的Surface）時被激活。

② Sliding formulation（滑動公式），用于選擇滑動公式。

Small sliding（小滑動）：用于選擇小滑動公式，即在整個分析中，接觸面間的相對運動都是小量。

Finite sliding（有限滑動）：用于選擇有限滑動公式，即允許接觸面間的任意滑動、分離、旋轉(zhuǎn)，此為默認選項。

③ Discretization method（離散化方法），用于選擇約束增強方法，即接觸離散化。

Surface to surface（表面-表面）：該方法考慮了主面和從面的形狀，提高了計算精確度，但要增加計算時間。該方法僅適用于從面。

Node to surface（節(jié)點-表面）：此為默認選項，從面被離散成節(jié)點，每個從面節(jié)點與其投影到主面上的節(jié)點發(fā)生相互作用，接觸方向為主面的法向，每一個接觸條件包含一個從面節(jié)點和一組投影的主面節(jié)點。

④ Exclude shell/membrane element thickness（排除殼/膜厚度），用于選擇是否考慮殼或膜的厚度。

當(dāng)Sliding formulation（滑動公式）欄為Finite sliding（有限滑動）且Discretization method （離散化方法）欄為Node to surface（節(jié)點-表面）時，ABAQUS不考慮殼或膜的厚度。

當(dāng)Sliding formulation（滑動公式）欄為Small sliding（小滑動）或Sliding formulation（滑動公式）欄為Finite sliding（有限滑動）且Discretization method（離散化方法）欄為Surface to surface（表面-表面）時，該選項被激活，可以選擇是否考慮殼或膜的厚度。

⑤ Degree of smoothing for master surface（表面平滑度），當(dāng)Sliding formulation（滑動公式）欄為Finite sliding（有限滑動）時，可以在該欄輸入主面邊界長度的分數(shù)作為主面光滑參數(shù)，該值小于0.5，默認值為0.2。

⑥ Clearance（過盈量），當(dāng)選擇小滑動公式[在Sliding formulation（滑動公式）欄選擇Small sliding（小滑動）]時，該頁面用于指定主面和從面之間的初始間距或穿透，需要首先在Initial clearance（初始間距）列表內(nèi)選擇間距類型，再按要求指定初始間距或穿透。

a. Not specified，不指定初始間距。

b. Uniform value across slave surface，用于指定主面和從面之間統(tǒng)一的間距或穿透，正值為間距，負值為穿透。

c. Computed for single-threaded bolt，用于單個螺栓連接的螺紋模擬，初始間距或穿透由ABAQUS/Standard計算出。

Clearance region on slave surface：需要單擊Edit Region…按鈕指定需要設(shè)置初始間距或穿透的從面節(jié)點區(qū)域，方法與定義接觸時指定從面節(jié)點區(qū)域相同。

Half-thread angle：用于輸入半螺紋斷面角。

Bolt direction vector：需要單擊Edit…按鈕，在視圖區(qū)選擇已創(chuàng)建的軸作為螺栓/螺栓孔中心線的方向。

Bolt diameter：該欄用于輸入螺紋的直徑，用戶可以選擇Major定義最大螺紋直徑，選擇Mean定義平均螺紋直徑。

Pitch：該欄用于輸入螺距。

d. Specify for single-threaded bolt，用于單個螺栓連接的接觸分析，與Computed for single-threaded bolt的唯一區(qū)別是需要用戶指定初始間距或穿透，正值為間距，負值為穿透。

⑦ Slave Node/Surface Adjustment（從節(jié)點/表面調(diào)整），該頁面用于在計算開始時調(diào)整從節(jié)點/從面的位置。對從節(jié)點/從面位置的調(diào)整僅是對模型幾何的調(diào)整，不產(chǎn)生應(yīng)力/應(yīng)變。

No adjustment：此為默認選項，不調(diào)整從節(jié)點/從面的位置。

Adjust only to remove overclosure：僅調(diào)整被主面穿透的從面區(qū)域，將這些區(qū)域精確地移動到與主面接觸的位置。

Specify tolerance for adjustment zone：用于指定一個調(diào)整區(qū)域。在該欄內(nèi)輸入一個距離值，從主面向外延伸該設(shè)定的距離為調(diào)整區(qū)域，ABAQUS/Standard將調(diào)整區(qū)域內(nèi)的從面精確地移動到與主面接觸的位置，默認值為0，此時的調(diào)整效果與Adjust only to remove overclosure選項相同，僅調(diào)整被主面穿透的從面區(qū)域。

Adjust slave nodes in set:ABAQUS/Standard僅調(diào)整指定節(jié)點集內(nèi)包含的從面節(jié)點，不管該節(jié)點與主面的距離多大，ABAQUS/Standard將指定節(jié)點集內(nèi)包含的從面節(jié)點精確地移動到與主面接觸的位置。

Tie adjusted surfaces：當(dāng)選擇調(diào)整從節(jié)點/從面的位置時被激活，表示在整個分析中將主面和從面綁定在一起，即定義一個綁定接觸。

⑧ Options（選項），單擊Interference Fit（干涉調(diào)整）…按鈕，彈出Interference Fit Options （干涉調(diào)整選項）對話框，如圖3-66所示，用于設(shè)置初始過盈。

⑨ Contact interaction property（接觸屬性），用于選擇接觸屬性。若之前沒有設(shè)置接觸屬性，可以單擊Create…按鈕進行創(chuàng)建。

⑩ Contact controls（接觸控制），用于選擇已建立的接觸控制。

（2）定義Self-contact（自接觸）

ABAQUS/Standard中的自接觸。在創(chuàng)建ABAQUS/Standard的通用分析步后，可以在如圖3-62所示的Create Interaction（創(chuàng)建相互作用）對話框中，選擇Self-contact（Standard）定義自接觸，單擊Continue..．按鈕，在視圖區(qū)選擇可變形的面，單擊提示區(qū)的Done按鈕；或單擊提示區(qū)右側(cè)的Surface按鈕，在彈出的Region Selection（區(qū)域選擇）對話框中選擇已創(chuàng)建的Surface，如圖3-63所示。單擊Continue…按鈕，彈出Edit Interaction（編輯相互作用）對話框，如圖3-67所示，下面對其主要功能進行介紹。

① Contact interaction property（接觸屬性）：用于選擇接觸屬性。若之前沒有設(shè)置接觸屬性，可以單擊Create…按鈕進行創(chuàng)建。

② Exclude shell/membrane element thickness（排除殼/膜厚度）：該欄用于選擇是否考慮殼或膜的厚度。當(dāng)Discretization method（離散化方法）欄為Surface to surface（表面-表面）時，該選項被激活，用戶可以選擇是否考慮殼或膜的厚度。當(dāng)Discretization method（離散化方法）欄為Node to surface（節(jié)點-表面）時，ABAQUS不考慮殼或膜的厚度。

③ Discretization method（離散化方法）：該欄用于選擇約束增強方法，即接觸離散化。用戶可以選擇Node to surface（節(jié)點-表面）和Surface to surface（表面-表面）兩種方式，與Surface-to-surface contact（Standard）相同。

④ Degree of smoothing（平滑度）：如同Surface-to-surface contact（Standard），該欄用于輸入主面邊界長度的分數(shù)作為主面光滑參數(shù)，該值小于0.5，默認值為0.2。

⑤ Contact controls（接觸控制）：該欄用于選擇已建立的接觸控制。

（3）定義Surface-to-surface contact（Explicit step）

ABAQUS/Explicit中的面-面接觸。在創(chuàng)建ABAQUS/Explicit的分析步后，可以在Create Interaction對話框中選擇Surface-to-surface contact（Standard）定義面-面接觸。單擊Continue…按鈕，分別選擇第一個表面和第二個表面/節(jié)點集合區(qū)域，彈出Edit Interaction（編輯相互作用）對話框，如圖3-68所示。下面對該對話框的功能進行介紹。

① Switch（轉(zhuǎn)換）按鈕，用于交換第一個表面和第二個表面，在選擇第二個表面（圖3-63中的Surface）時被激活。在視圖區(qū)中，第一個表面為紅色，第二個表面為紫紅色。

② Sliding formulation（滑動公式），該欄用于選擇滑動公式。

Finite sliding（有限滑動）：用于選擇有限滑動公式，允許接觸面間的任意分離、滑動、旋轉(zhuǎn)，此為默認選項。

Small sliding（小滑動）：用于選擇小滑動公式，在整個分析中，接觸面間的相對運動都是小量。

③ Clearance，當(dāng)選擇小滑動公式（在Sliding formulation欄選擇Small sliding）時，該頁面用于指定主面和從面之間的初始間距或穿透，設(shè)置方法與Surface-to-surface contact（Standard）完全相同。

④ Contact interaction property（接觸屬性），該欄用于選擇接觸屬性。若之前沒有設(shè)置接觸屬性，可以單擊Create…按鈕進行創(chuàng)建。

⑤ Contact controls（接觸控制），該欄用于選擇已建立的接觸控制。

（4）定義Self-contact（Explicit step）

ABAQUS/Explicit中的自接觸。在創(chuàng)建ABAQUS/Explicit的分析步后，可以在Create Interaction（創(chuàng)建相互作用）對話框中選擇Self-contact（Standard）定義自接觸，如圖3-62所示。

單擊Continue…按鈕，選擇可變形的面，方法與Self-contact（Standard）中面的選擇相同。Edit Interaction（編輯相互作用）對話框如圖3-69所示。下面對該對話框進行介紹。

① Contact interaction property（接觸屬性）：該欄用于選擇接觸屬性。若之前沒有設(shè)置接觸屬性，可以單擊Create…按鈕進行創(chuàng)建。

② Contact controls（接觸控制）：該欄用于選擇已建立的接觸控制。

3.6.2 定義約束

在Interaction（相互作用）功能模塊中，可使用主菜單中的Constraint菜單及工具區(qū)中的Create Constraint（創(chuàng)建約束）工具和Constraint Manager（約束管理器）工具，進行約束的定義和編輯。

在菜單欄中選擇Constraint （約束）→Create（創(chuàng)建）命令，或單擊工具區(qū)中的Create Constraint （創(chuàng)建約束）工具，彈出Create Constraint（創(chuàng)建約束）對話框，如圖3-70所示。該對話框包括以下兩個部分。

Name（名稱）：用于輸入約束的名稱。

Type（類型）：用于選擇約束的類型，包括Tie（綁定）、Rigid body（剛體）、Display body （顯示體）、Coupling（耦合）、Adjust point（調(diào)整點）、Mpc Constraint（Mpc約束）、Shell-to-solid coupling（殼-實體耦合）、Embedded region（嵌入?yún)^(qū)域）、Equation（方程）。

本節(jié)主要介紹綁定約束、剛體約束、顯示體約束和耦合約束，其他類型的約束請參閱系統(tǒng)幫助文件ABAQUS/CAE User's Manual和ABAQUS Analysis User's Manual。

1．綁定約束

綁定（Tie）約束用于將模型中的兩個區(qū)域（面或節(jié)點區(qū)域）綁定在一起，使它們之間沒有相對運動。該類約束允許綁定兩個網(wǎng)格劃分截然不同的區(qū)域。

在Create Constraint對話框的Type列表中選擇Tie，如圖3-70所示。單擊Continue…按鈕，需要首先在提示區(qū)選擇主面的類型，與面-面接觸的定義基本相同，此處不再贅述。選擇從面后，彈出Edit Constraint（編輯約束）對話框，如圖3-71所示。下面對該對話框進行介紹。

（1）Switch（轉(zhuǎn)換）按鈕，該按鈕用于交換主面和從面，在主面和從面的類型相同時被激

活。在視圖區(qū)中，主面為紅色，從面為紫紅色。

（2）Discretization method（離散化方法），該欄用于選擇約束增強方法。

Analysis default（分析默認值）：采用默認的約束增強方法，即在ABAQUS/Standard中采用Surface to surface，在ABAQUS/Explicit中采用Node to surface。

Node to surface（節(jié)點-表面）：類似于ABAQUS/Standard中的面-面接觸，此處不再贅述。該方法適用于兩種從面類型。

Surface to surface（表面-表面）：該方法考慮了主面和從面的形狀，提高了計算精確度，但要增加計算時間。該方法僅適用于主面和從面的類型都是Surface的情況。

（3）Exclude shell element thickness（排除殼單元厚度），該欄用于選擇是否考慮殼的厚度。

（4）Position Tolerance（位置公差），用于設(shè)置被綁定的從面節(jié)點的區(qū)域，位于該公差以外的從面節(jié)點將不被綁定。

Use computed default（使用計算得到的默認值）：采用默認的位置公差確定被綁定的從面節(jié)點的區(qū)域。

Specify distance（指定距離）：用于指定一個距離值，從主面延伸該設(shè)定的距離為綁定區(qū)域，ABAQUS將區(qū)域內(nèi)的從面節(jié)點進行綁定。

（5）Adjust slave surface initial position（調(diào)整從表面初始位置）：該選項用于調(diào)整從面節(jié)點的初始位置，使被綁定的從面節(jié)點移動到與主面接觸的位置。該功能僅是對模型幾何的調(diào)整，不產(chǎn)生應(yīng)力/應(yīng)變。

（6）Tie rotational DOFs if applicable（綁定轉(zhuǎn)動自由度），該選項用于約束主面和從面間的旋轉(zhuǎn)自由度。

（7）Constraint Ratio（約束比），該欄用于設(shè)置約束比率（主面和從面間距離的分數(shù)）來定位平移約束，當(dāng)不選擇Tie rotational DOFs if applicable時被激活。

Use analysis default：（使用分析默認值）此為默認選項，ABAQUS自動選擇約束比率。

Specify value（指定值）：用戶指定一個約束比率。

設(shè)置完成，單擊OK按鈕。下面用一個例子來說明綁定約束的定義。

平壓頭與平板的綁定約束設(shè)置，它們之間通過螺釘連接在一起，不能發(fā)生相對運動。

1）創(chuàng)建主面和從面

在菜單欄選擇Tools（工具）→Surface（表面）→Create（創(chuàng)建）命令，在彈出的Create Surface （創(chuàng)建表面）對話框中，輸入Surf-base-up為平板上表面的名稱，單擊Continue…按鈕，根據(jù)提示在視圖區(qū)選擇面。

用同樣的方法，定義壓頭的下表面，命名為Surf-punch-down。

2）選擇綁定的主面和從面

單擊工具區(qū)中的Create Constraint（創(chuàng)建約束）工具，彈出Create Constraint（創(chuàng)建約束）對話框，如圖3-70所示，單擊Continue..．按鈕。

在提示區(qū)單擊Surface按鈕，在彈出的Region Selection（區(qū)域選擇）對話框中選擇Surf-base-up，單擊Continue..．按鈕。再在提示區(qū)中單擊Surface按鈕，在彈出的Region Selection （區(qū)域選擇）對話框中選擇turf-punch-down，單擊Continue..．按鈕，彈出Edit Constraint（編輯約束）對話框，如圖3-71所示。全部采用默認設(shè)置，單擊OK按鈕，完成綁定定義。

2．剛體約束

剛體約束（Rigid body）用于創(chuàng)建一個剛性區(qū)域（節(jié)點、面或單元），在整個分析過程中，該區(qū)域內(nèi)節(jié)點和單元的相對位置保持不變，該區(qū)域跟隨指定的一個參考點發(fā)生剛體位移。將剛度大的區(qū)域定義為剛體可以提高計算效率，在多體動力學(xué)分析中非常有用。

剛體的運動可以通過施加在參考點上的邊界條件被指定；剛體可用于定義面-面接觸和通用接觸。

在定義剛體約束之前，必須先創(chuàng)建一個參考點。參考點的定義非常簡單。選擇主菜單中的Tools（工具）→Reference Point（參考點）命令，在視圖區(qū)選取模型上的一點，單擊Done按鈕，ABAQUS在與該點重合的位置創(chuàng)建一個參考點；或在提示區(qū)輸入?yún)⒖键c坐標(biāo)，按Enter鍵，ABAQUS在該坐標(biāo)處創(chuàng)建一個參考點。在視圖區(qū)，參考點以×PR-n表示（n表示已創(chuàng)建的第n個參考點）。

在Create Constraint（創(chuàng)建約束）對話框的Type列表內(nèi)選擇Rigid body，如圖3-70所示，單擊Continue…按鈕，彈出Edit Constraint（編輯約束）對話框，如圖3-72所示。下面對該對話框進行介紹。

（1）Region type/Region，該表格用于選擇剛體區(qū)域的類型，單擊Edit…按鈕選擇相應(yīng)的剛體區(qū)域（方法與接觸面的選擇相同），單擊Clear按鈕刪除已選擇的剛體區(qū)域。

Body（elements）：選擇幾何模型或網(wǎng)格模型中的單元為剛體，用戶可以選擇單元、Cells、殼的面和線模型的邊界。

Analytical Surface：選擇分析表面為剛體。

Tie（nodes）：選擇點、線、面、Cells上的節(jié)點為剛體，這些節(jié)點有平移和旋轉(zhuǎn)自由度。

Pin（nodes）：選擇點、線、面、Cells上的節(jié)點為剛體，這些節(jié)點只有平移自由度。

（2）Reference point，該區(qū)域用于選擇參考點。單擊Edit..．按鈕選擇參考點。

Constrain selected regions to be isothermal：該選項用于指定等溫的剛體，僅適用于熱-力耦合分析（Coupled temp-displacement）。

Adjust point to center of mass at start of analysis：該選項用于將參考點定位到剛體的質(zhì)心。

設(shè)置完成，單擊OK按鈕。

3．顯示體約束

顯示體（Display body）是僅用于顯示的部件實體，既不參與分析，也不用劃分網(wǎng)格。顯示體能被固定或跟隨指定的節(jié)點發(fā)生剛體位移。

與剛體約束不同的是，不能在顯示體上指定邊界條件、載荷和相互作用等。顯示體常被用于機械和多體動力學(xué)分析中，將剛體定義為簡單形狀，其復(fù)雜的真實形態(tài)用顯示體代表，以提高Visualization功能模塊中的顯示質(zhì)量。

在Create Constraint對話框的Type列表內(nèi)選擇Display body，單擊Continue…按鈕，在視圖區(qū)選擇部件實體，隨即彈出Edit Constraint（編輯約束）對話框，ABAQUS可以在該對話框的Motion control欄中設(shè)置對顯示體的約束，如圖3-73所示。

（1）No motion：為默認選項，在整個分析過程中，顯示體固定不動。

（2）Follow three points：選擇該選項，單擊Edit…按鈕，在視圖區(qū)中選擇另外非顯示體的部件實體上的3個點，這3個點定義一個坐標(biāo)系，第一個點代表坐標(biāo)原點，第二個點是X軸上的一點，第三個點是X-Y平面內(nèi)的一點，在整個分析中這3個點不能共線。

（3）Follow single point：選擇該選項，單擊Edit…按鈕，在視圖區(qū)選擇另一個非顯示體的部件實體上的一點。

設(shè)置完成后，單擊OK按鈕。最后，再單擊OK按鈕，完成全部設(shè)置。

4．耦合約束

耦合（Coupling）約束用于將一個約束控制點和一個面的運動約束在一起。

在Create Constraint（創(chuàng)建約束）對話框的Type（綁定）列表中選擇Coupling選項，如圖3-70所示，單擊Continue…按鈕，首先選擇約束控制點，再在提示區(qū)選擇約束區(qū)域的類型（Surface或Node Region），選擇約束區(qū)域后，單擊提示區(qū)的Done按鈕，彈出Edit Constraint（編輯約束）對話框，如圖3-74所示。下面對該對話框進行介紹。

（1）Coupling type（耦合類型），用于選擇耦合的類型。

Kinematic（運動）：用于指定運動耦合約束，如圖3-74（a）所示，約束區(qū)域內(nèi)的耦合節(jié)點相對于約束控制點發(fā)生剛體運動。

Distributing（分布）：用于指定分布耦合約束，包括Continuum distributing（連續(xù)分布）和Structural distributing（結(jié)構(gòu)分布），約束區(qū)域內(nèi)的耦合節(jié)點的合力和合力矩等于約束控制點上的力和力矩。

（2）Constrained degrees of freedom（被約束的自由度），用于指定被約束的自由度，默認為約束所有的自由度。

（3）Weighting method（權(quán)方法），分布耦合約束（Distributing）對約束區(qū)域內(nèi)各耦合節(jié)點的運動進行加權(quán)平均，該欄用于選擇加權(quán)方法，如圖3-74（b）所示。

Uniform（一致）：此為默認選項，采用統(tǒng)一的加權(quán)因子1。

Linear（線性）：約束區(qū)域內(nèi)各耦合節(jié)點的加權(quán)因子與該節(jié)點到約束控制點的距離呈線性關(guān)系：

ωi=1-ri/r0，其中，ωi為節(jié)點i的加權(quán)因子，ri為節(jié)點i與約束控制點間的距離，r0為約束區(qū)域內(nèi)耦合節(jié)點與約束控制點間的最遠距離。

Quadratic（二次）：約束區(qū)域內(nèi)各耦合節(jié)點的加權(quán)因子與該節(jié)點到約束控制點的距離呈二次關(guān)系：

ωi=1-(ri/r0)2

Cubic（立方的）：約束區(qū)域內(nèi)各耦合節(jié)點的加權(quán)因子與該節(jié)點到約束控制點的距離關(guān)系為三次多項式：

ωi=1-3(ri/r0)2+2(ri/r0)3。

（4）Influence radius（影響半徑），用于指定約束區(qū)域內(nèi)的耦合節(jié)點。

To outermost point on the region（到區(qū)域上的最外點）：為默認選項，約束區(qū)域內(nèi)的所有節(jié)點都被指定為耦合節(jié)點。

Specify（指定）：用于輸入影響半徑來指定約束區(qū)域內(nèi)的耦合節(jié)點，以約束控制點為圓心、輸入的影響半徑值為半徑的球體作為耦合節(jié)點的選擇區(qū)域。

（5）Csys（坐標(biāo)系），該欄用于選擇耦合約束的坐標(biāo)系，默認為整體坐標(biāo)系。若需改變當(dāng)前坐標(biāo)系，單擊Edit按鈕，選擇已建立的局部坐標(biāo)系。

3.6.3 定義連接器

在Interaction功能模塊中，ABAQUS還允許使用主菜單中的Connector菜單及工具區(qū)中的相應(yīng)工具進行連接器的定義和編輯。

連接器（Connector）通常用于連接模型裝配件中位于兩個不同的部件實體上的兩個點，或連接模型裝配件中的一個點和地面，來建立它們之間的運動約束關(guān)系，也可以選擇輸出變量并在Visualization功能模塊中進行分析。與Property功能模塊中截面特性的設(shè)置類似。

1．連接器的截面特性

ABAQUS中的連接器分為組合（Assembled/Complex）連接器、基礎(chǔ)（Basic）連接器和MPC連接器，其中，基礎(chǔ)連接器又分為平移（Translational）連接器和旋轉(zhuǎn)（Rotational）連接器兩類。

組合連接器和MPC則是一個平移連接器和一個旋轉(zhuǎn)連接器的組合。平移連接器影響連接器兩個端點的平移自由度，還可能影響第一個端點的旋轉(zhuǎn)自由度；旋轉(zhuǎn)連接器僅影響連接器兩個端點的旋轉(zhuǎn)自由度。

不同類型的連接器根據(jù)對兩個端點的局部坐標(biāo)系的要求不同，可分為以下3種情況。

Ignored：不需要在該端點定義局部坐標(biāo)系。

Required：僅適用于連接器的第一個端點，需要在該端點定義局部坐標(biāo)系。

Optional：可以選擇是否在該端點定義局部坐標(biāo)系。

ABAQUS支持多種連接器類型，規(guī)定了每種連接器兩端點之間的相對運動分量（3個方向的平移相對運動分量為U1、U2、U3,3個方向的旋轉(zhuǎn)相對運動分量為UR1、UR2、UR3），包括被約束的相對運動分量（在該方向兩端點間產(chǎn)生指定的相對平移或相對旋轉(zhuǎn)）和可用的相對運動分量（可以在該方向上定義連接器屬性、邊界條件、載荷等）。

在菜單欄中選擇Connector（連接）→Section（截面）→Create（創(chuàng)建）命令，或單擊工具區(qū)中的Create Connector Section（創(chuàng)建連接器截面）工具，彈出Create Connector Section（創(chuàng)建連接器截面）對話框，如圖3-75所示。下面對該對話框進行介紹。

（1）Name（名稱），用于輸入連接器截面特性的名稱，默認為ConnSect-n（n表示第n個創(chuàng)建的連接器截面特性）。

（2）Connection Category（連接種類），分為Assembled/Complex（已裝配/復(fù)數(shù)）、Basic（基本信息）、MPC。

（3）Connection Type（連接類型），用于選擇連接器的類型。讀者若想了解各種連接器類型的詳細描述，請參閱系統(tǒng)幫助文件ABAQUS Analysis User's Manual。

① Assembled/Complex types（已裝配/復(fù)數(shù)）：此為默認選項，用于選擇組合連接器的類型。包括Beam（梁）、Bushing（襯套）、CV Joint（CV連接）、Cylindrical（柱坐標(biāo)）、Hinge（鉸）、Planar（平面）、Retractor（牽引器）、Slip Ring（滑環(huán)）、Translator（轉(zhuǎn)換器）、U Joint（U型接頭）、Weld（焊接）。

② Basic types：用于選擇基礎(chǔ)連接器的類型，用戶可以只選擇一種連接器（平移連接器或旋轉(zhuǎn)連接器），也可以選擇一種平移連接器和一種旋轉(zhuǎn)連接器。

Translational type（平移連接器）：包括Accelerometer（加速計）、Axial（軸向）、Cartesian （笛卡爾）、Join（加入）、Link（連接）、Proj Cartesian（Proj笛卡爾）、Radial-Thrust （徑向壓力）、Slide-Plane（滑動平衡）、Slot（插槽）。

Rotational type（旋轉(zhuǎn)連接器）：包括Align（對齊）、Cardan、Constant Velocity（速度常數(shù)）、Euler（歐拉）、Flexion-Torsion（彎曲-扭轉(zhuǎn)）、Flow-Converter（流動轉(zhuǎn)爐）、Proj Flex-Tors（工程彎曲-扭轉(zhuǎn)）、Revolute（回轉(zhuǎn)）、Rotation（旋轉(zhuǎn)）、Rotation-Accelerometer （旋轉(zhuǎn)加速度計）、Universal（全局）。

2．連接器的特征線

連接器的特征線可以是裝配件中的兩個點的連線，也可以是裝配件中的一個點和地面的連線。執(zhí)行Connector（約束）→Geometry（幾何）→Create Wires Feature命令，或單擊工具區(qū)中的Create Wires Feature（創(chuàng)建點對點的線）工具，彈出Create Wire Feature（創(chuàng)建點對點的線）對話框，如圖3-76所示。下面對該對話框進行介紹。

（1）Point Pairs（折線），該欄用于選擇特征線的類型并創(chuàng)建該類型下的特征線，以及已創(chuàng)建特征線的修改。

Disjoint wires（分離的線條）：兩個點（模型的頂點、節(jié)點或參考點）構(gòu)成一條特征線，分別為特征線的第一個端點和第二個端點。

Chained wires（成鏈的線條）：所有選擇的點（n個）首尾相連，構(gòu)成n（存在封閉區(qū)域）或n-1（不存在封閉區(qū)域）條特征線，選擇的第一個點為第一條特征線的第一個端點，第n個點為最后一條特征線的第二個端點，其他各點分別為前一條特征線的第二個端點和后一條特征線的第一個端點。

Wires to ground（到地面的線）：模型中的一個點與地面構(gòu)成一條特征線，選擇的點為特征線的第二個端點。

Add（添加）：單擊Add…按鈕，按指定的特征線類型，在視圖區(qū)選擇點創(chuàng)建特征線，已經(jīng)建立的特征線被列在表格中。

Edit（編輯）：選擇表格中要修改的特征線端點，激活并單擊Edit…按鈕，在視圖區(qū)重新選擇點替換原來的端點，特征線也發(fā)生相應(yīng)的變化。

Swap（交換）：如同Delete按鈕，單擊表格中要交換端點的特征線的標(biāo)號，Swap按鈕被激活，單擊該按鈕交換特征線的兩個端點。

Delete（刪除）：單擊表格中要刪除的特征線的標(biāo)號，Delete按鈕被激活，可以單擊該按鈕刪除選擇的特征線。

（2）Create set of wires（創(chuàng)建線框集合），用于選擇是否創(chuàng)建包含該組特征線的Set（集合），默認為選擇此選項，集合名稱為Wire-n-Set-1。

單擊OK按鈕，完成設(shè)置，完成該組特征線的創(chuàng)建。當(dāng)特征線創(chuàng)建完成后，可以單擊Modify Wire Feature按鈕對其進行修改，也可以刪除該特征線[在菜單欄中選擇Connector（約束）→Geometry（幾何）→Modify Wire Feature（修改線條特征）命令]，再重新創(chuàng)建特征線。

3．連接單元

完成連接器截面特性的設(shè)置和特征線的創(chuàng)建后，可以將已定義的連接器的截面特性分配給指定的連接器（特征線），同時對該連接器劃分相應(yīng)的連接單元。

在菜單欄中選擇Connector（連接）→Assignment（指派）→Create（創(chuàng)建）命令，或單擊工具區(qū)中的Create Connector Assignment（創(chuàng)建連接指派）工具，根據(jù)提示選擇特征線，彈出Edit Connector Section Assignment（編輯連接截面指派）對話框，如圖3-77所示。該對話框包含Section（截面）、Orientation 1（方向1）、Orientation 2（方向2）3個選項卡。

（1）Section（截面）選項卡，該頁面用于選擇連接器的截面特性，如圖3-77（a）所示。Create…按鈕用于創(chuàng)建連接器的截面特性，Show按鈕用于顯示已選擇連接器的圖例，如圖3-78所示。

（2）Orientation 1（方向1）選項卡，該頁面用于指定連接器第一個端點的坐標(biāo)系，如圖3-77 （b）所示。當(dāng)該端點的局部坐標(biāo)系要求為Ignored（忽視）時，頁面不可用。

Specify CSYS（指定坐標(biāo)系）：當(dāng)想為連接器的第一個端點指定局部坐標(biāo)系時，單擊Edit…按鈕，選擇已定義的局部坐標(biāo)系，默認為選擇整體坐標(biāo)系。當(dāng)該端點的局部坐標(biāo)系要求為Required時，必須指定局部坐標(biāo)系，否則ABAQUS/CAE將顯示錯誤信息。

No modifications to CSYS（沒有修改坐標(biāo)系）：不修改已選擇的局部坐標(biāo)系。當(dāng)用戶選擇了局部坐標(biāo)系時，該選項被激活。

Additional rotation angle（附加旋轉(zhuǎn)角）：該選項用于旋轉(zhuǎn)局部坐標(biāo)系。用戶需要在后面的空格內(nèi)輸入旋轉(zhuǎn)角度，并在下方的About axis欄中選擇旋轉(zhuǎn)軸。當(dāng)用戶選擇了局部坐標(biāo)系時，該選項被激活。

（3）Orientation 2（方向2）選項卡，該頁面用于指定連接器第二個端點的坐標(biāo)系，如圖3-77 （c）所示。當(dāng)該端點的局部坐標(biāo)系要求為Ignored時，該頁面不可用。

Use orientation 1（使用方向1）：此為默認選項，使用連接器第一個端點的坐標(biāo)系。

Additional rotation angle（附加旋轉(zhuǎn)角）：如同Orientation 1頁面，當(dāng)用戶選擇了局部坐標(biāo)系時，該選項被激活，用于旋轉(zhuǎn)局部坐標(biāo)系。

No modifications to CSYS（沒有修改坐標(biāo)系）：該選項用于選擇連接器第二個端點的坐標(biāo)系，默認為整體坐標(biāo)系。選擇該選項，Specify CSYS（指定坐標(biāo)系）欄的Edit…按鈕被激活，可以單擊該按鈕指定局部坐標(biāo)系，并且不修改已選擇的局部坐標(biāo)系。

單擊OK按鈕，完成設(shè)置，完成連接器截面特性的分配操作，同時ABAQUS自動對該連接器劃分單元。