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ANSYS WORKBENCH全船结构有限元分析新流程
ANSYS WORKBENCH全船结构有限元分析新流程
11:29:02&&作者：大连海事大学贠亚杰刘超&&来源：
本文介绍了在ANSYSWORKBENCH中进行全船结构强度分析的流程，提出了更简便的建模和分析方法，力求更快、更精确地得出结果。
　　一、建立有限元模型
　　与ANSYS经典版相比，WORKBENCH的操作界面更加美观，建模、分析的过程更加智能化，更容易上手。但作为一个专注于有限元分析的软件，其日渐强大的建模模块(Geometry)对建立复杂的船体曲面仍显得力不从心。因此需要在其他建模软件(笔者使用了SolidWorks)中建立船体实体模型后导入WORKBENCH中，完成随后的建模和分析工作。
　　鉴于实体单元在计算中消耗过多的内存和计算时间，本文采用概念建模(Concept)的方法将船体板定义为无厚度的壳体(SurfaceBody)，将船体骨架定义为线体(Line Body)，壳体和线体划分的网格类似于经典版的壳单元(Shell)和梁单元(Beam)。
　　1.导入实体模型
　　可采用多种方法导入，如直接将模型文件拖入WORKBENCH的ProjectSchematic(项目概图)窗口，如图1所示。还可双击启动Geometry模块后，在其File菜单中选择导入命令，导入后的模型如图2所示。
模型已冻结，分为船体和上层建筑两部分，船首指向X轴正向，船体上方指向Z轴正向。坐标原点位于船体基平面、中站面和中线面的交点处。
　　图2导入后的模型
　　2.生成舷墙
　　(1)在中纵剖面(ZXPlane)建立草图(NewSketch)，进入绘制草图模式。点击“TreeOutline”→“Sketching”，沿甲板边线位置绘制一条曲线。返回模型模式，点击“Sketching”→“Modeling”→“Extrude”，生成一个SurfaceBody。
　　(2)沿甲板将船体分开，点击
“Create”→“Slice”，在“DetailView”窗口“SliceType”选项中选择“SlicebySurface”项，“TargetFace”选择上一步生成的SurfaceBody，“Slice Targets”选项中选“SelectedBodies”，点选船体结构→“Apply”→“Generate”，原来的船体分成两部分，上面是舷墙部分，下面是船舱部分，如图3所示。
　　图3船体分为两部分
　　这时生成的SurfaceBody已完成历史使命，可将其抑制(Suppress)掉了。注意不是把拉伸操作Extrude1、而是生成的面SurfaceBody抑制掉。
　　(3)生成舷墙：选择(2)中生成的舷墙部分进行抽壳，点击“Thin”→“Surface”，在“DetailView”窗口“Selection Type”选项中，选择“FacetoKeep”项，保留舷墙部分，设置厚度为0，然后点选“生成”。
　　3.生成船体外表面
　　本文使用的船舶钢板厚度都是一样的，可将上层建筑与船体一起定义。倘若船体各处钢板厚度不同，计算过程中可分别定义各钢板的厚度。
　　(1)布尔并运算：点击“Create”→“Boolean”，在“DetailView”窗口Operation选项中选择Unite项，“Tool Bodies”选择上层建筑生成的船舱部分，然后点选“生成”。
　　(2)生成船体表面：选中(1)中生成的体，然后抽壳，保留全部外表面，厚度设置为0。抽壳后将在图4所示的蓝色区域内产生甲板大开口状，需要补上去。
(3)补全甲板：点击“Concept”→“Surfaces From Edges”，选中图4所示蓝色线条位置处的4条边，然后生成1个面。
　　图4抽壳后甲板位置有开口
　　4.在船体骨架位置处生成边
　　船体是一个板架结构，除了钢板之外还应该有骨架。有限元模型中骨架必须位于船体板上，以免计算时骨架与板分离造成计算结果错误。为了保证模型的骨架位于船体板上，需要在船体板上添加边(edges)，以便在边上生成骨材(LineBody)。
　　(1)解冻：点击“Tools”→“Unfreeze”，选择上面生成的船体表面，解冻后如图5所示。本文采用印痕操作(Imprint)在船体板上添加边，只有非冻结体才能执行该操作。
　　图5解冻后的船体表面
(2)印痕：本文采用拉伸命令(Extrude)生成印痕，所以先在中纵剖面(ZXPlane)建立草图(New Sketch)，在肋骨位置上绘制一组直线，如图6所示。然后“拉伸”，在“DetailView”窗口Operation选项中选择“ImprintFaces”项，Direction项选择“Both-Symmetric”，Extent选项选择“ThroughAll”，然后“生成”。原来光滑的船体表面将出现许多线条，如图7所示。
图6在肋骨位置绘制直线
　　图7印痕后的船体表面
(3)与(2)的操作相似，在基平面(XYPlane)建立草图(NewSketch)，沿甲板纵桁位置和龙骨位置绘制直线，完成拉伸和印痕操作。在中纵剖面(ZXPlane)建立草图(NewSketch)，沿舷侧纵桁位置绘制直线，完成拉伸和印痕操作。最终在船体表面生成纵横交错的网格线，如图8所示。注意：要等到所需的印痕操作全部完成后再添加Line Body，否则后面的印痕操作可能造成之前添加的Line Body脱离船体表面。
　　图8印痕后的船体表面
(4)冻结船体，解冻上面补充的甲板面。如图9所示，这里之所以要轮换冻结、解冻不同的面，是因为多个非冻结体会自动执行布尔并运算。倘若布尔运算结果不符合WORKBENCH的要求，模型将出现错误而无法继续建模。
　　图9印痕后的甲板面
　　5.生成舱壁
(1)生成首尖舱舱壁：点击“Concept”→“Surfaces From Edges”，选中图10中围成首尖舱的各条边(edges)，然后点选“生成”。
　　图10生成首尖舱舱壁
(2)生成其他横舱壁：与(1)中操作类似，选择围成舱壁所需的边，一一生成其余各横舱壁。各横舱壁生成后如图11所示。
　　图11生成其余横舱壁
(3)在横舱壁上印痕：在横舱壁上生成纵横交错的网格线，以便利用这些痕迹添加纵舱壁和船体骨架。印痕操作后如图12所示。
　　图12横舱壁上的印痕
　　(4)生成其他舱壁并在舱壁骨架位置印痕：与(1)、(2)中操作类似，选择围成舱壁所需的边，一一生成其余各舱壁，然后在各舱壁上印上纵横交错的痕迹。结果如图13所示。
　　图13船体各舱壁
　　6.生成骨架
　　为了减少工作量，本文着重分析除上层建筑外的船舶整体强度，不考虑上层建筑的受力情况，所以这里不为上层建筑添加骨架，也不关注上层建筑结构强度。
　　(1)生成甲板横梁：点击“Concept”→“Lines From Edges”，选择甲板上横向的印痕，如图14中绿色线条，在
　　“Detail View”窗口Operation选项中选择“AddFrozen”项，生成冻结状态的甲板横梁(LineBody)。
直接生成冻结体是为了避免它们与随后添加的甲板纵桁发生布尔并运算。冻结状态下各个梁拥有各自独立的横截面特征，布尔并运算后各个梁将合为一体，只能共同用一种横截面特征。
　　图14选择甲板上的横向印痕生成横梁
　　(2)定义横截面：点击“Concept”→“Cross Section”→“LSection”，本文中甲板横梁的横截面为L形，此时将自动呈现绘图窗口，显示一个L形草图。在“Detail View”窗口Dimensions项输入横截面尺寸值即可。
　　(3)赋予甲板横梁横截面特性：选择生成的Line Body(可群选)，在“DetailView”窗口“CrossSection”项中选择刚刚定义的横截面。点击“View”→“CrossSectionSolids”，生成的LineBody将显示成实体模样，此时可以看出横梁的位置稍微偏离甲板表面(有时方向跟预期结果不同)，选择其中一个LineBody，在“DetailView”窗口“Offset Type”项中选择“UserDefined”，可输入数值移动横骨到合适位置。
　　如果发现方向与预期结果不同，可右键点击其“Line Body”(可群选)，在右键子菜单中选择“Select Unaligned Line Edges”予以调整，如可以在“Detail View”窗口Rotate项填入旋转角度。
(4)重复步骤(1)～(3)，生成其他骨架并赋予它们横截面特征，调整各骨架位置。结果如图15所示。
　　图15生成船体骨架
　　7.连接各面(Joint)
　　Joint命令用于将各个面连接起来，连接后的板共同有一条相邻的边，相邻板之间的网格协调一致。Form New Part命令可以使该Part中的各个部分连接起来，使这个Part中的线、面网格都协调一致。
　　(1)点击“Tools”→“Joint”，选择全部体，然后“生成”。
　　(2)在Graphics窗口框选全部体，右键点击进入子菜单，选择“FormNewPart”。
　　二、计算
完成建模后，直接退出正在运行的Geometry模块，在Workbench的Toolbox窗口双击“StaticStructure”(ANSYS)，将在“ProjectSchematic”窗口中出现新的项目B。如图16所示，拖动项目A中“Geometry”到项目B的相应位置，这时出现一条连接线，建好的模型就可以导入分析模块进行网格划分和分析计算。双击B中的“Model”进入分析模块。如果A中模型被修改，再次打开B时系统将会提示是否更新模型。
　　图16新建分析项目
　　　1.定义钢板尺寸及材料属性
　　在Outline窗口中展开Geometry(点“+”号)，再展开Part1，选择“SurfaceBody”(可群选)，在“Details of Multiple Selection”窗口Thickness项中填入厚度值即可。如果各个板厚度不同，可一一定义。同一个板也可以拥有不同的局部厚度值。
　　本文中船体构件都是钢，采用默认材料即可。如需其他材料，需要从材料库添加。
　　2.划分网格
　　WORKBENCH中的网格划分更加智能，不再需要选择网格单元，系统将自动选择通用单元完成分析计算。但划分网格前可自行设置各种参数。
在Outline窗口选择Mesh，在“DetailofMesh”窗口中设置网格尺寸并选择所需的选项即可。也可以右键点击“Mesh”添加特殊命令，为某一个(些)特殊部分专门定义尺寸、划分网格的方法等。本文中采用的是正方形网格，如图17所示。
　　图17划分网格
　　3.定义边界条件
　　船舶是航行在水中的，因此外板会受到来自水的压力作用。本文中添加了HydrostaticPressure模块来模拟水压力。船上运载物的重量加载到其所在舱室的骨架上，固定首尾尖舱上的3个点。
在Outline窗口选择“StaticStructural(B5)”，右键点击“Insert”→“HydrostaticPressure”，在“DetailofHydrostaticPressure”窗口填入水密度值(Definition选项中“FluidDensity”)、重力加速度值(“Hydrostatic Acceleration”选项)并定义液面位置(“FreeSurfaceLocation”选项中“Location”)。结果如图18所示。其他边界条件的定义方法类似，定义后如图19所示。
　　图18定义水压力
　　4.分析计算
本文中船体骨架采用的是梁单元，计算出来的应力是正应力和复合应力，而且只有在“BeamTool”里才能显示。
　　图19边界条件
　　在Outline窗口选择“Solution(B6)”，右键点击“Insert”→“BeamTool”，添加一个梁工具。同样方法添加其他感兴趣的结果，如变形(Deformation)、应力(Stress)及应变(Strain)等，也可以自定义结果(User Defined Result)。如添加自定义的总变形(等效应力)结果：右键点击“Insert”→“User Defined Result”，在图形窗口点选或框选自己关注的结构，点击“Detail of User Defined Result”→“Geometry”→“Apply”，这样输出的结果就是所选择的那部分结构的结果。在Expression项填入usum(Seqv)，这样输出的结果就是总变形(等效应力)。列举几个云图，如图20～图22所示。图20中只关注了船舶中间部分的结果，这时船首尾两端是固定的，等效应力比较大。如果显示全船等效应力，船舶中间部分的云图梯度太小，不容易区分哪里应力更大。根据圣维南原理，中间部分的结果相对精确，固定端的结果精确度欠佳。
图20骨架正应力云图
　　图21自定义总变形云图
　　三、结语
　　ANSYS WORKBENCH是相对比较新的软件，船舶强度分析方面的例子也并不多见，这里笔者所采用的方法不一定是最好的，仅供参考。
　　图22自定义等效应力云图
　　本文中提到的拉伸印痕操作可以批量生产船体骨架，不会破坏船体外壳的完整性，并同时保证骨架与船体、舱室与船体的良好接触，提高建模效率，降低分析过程中出现裂缝的可能性。生成的骨架不单单是一条线，而是可视的，可以看到横截面形状、朝向及位置，并可调整。但批量赋予骨架横截面特征操作只能用于具有相同横截面特征的骨架。
　　本文中提到的液体静压力边界条件不仅适合于船体，也适合其他领域。这一边界条件在WORKBENCH中无需自己编程便可直接定义。
　　软件的功能是有限的，用途却是多样的。很多功能只要我们去发现并善加利用，就能提高分析计算的效率和精确度。
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ANSYSWORKBENCH疲劳分析指南73
ANSYSWORKBENCH疲劳分析指南；第一章简介；1.1疲劳概述；结构失效的一个常见原因是疲劳，其造成破坏与重复加；在设计仿真中，疲劳模块拓展程序（FatigueM；1.2恒定振幅载荷；在前面曾提到，疲劳是由于重复加载引起：；当最大和最小的应力水平恒定时，称为恒定振幅载荷，；否则，则称为变化振幅或非恒定振幅载荷；1.3成比例载荷；载荷可以是比例载荷，也可
ANSYSWORKBENCH疲劳分析指南第一章 简介1.1 疲劳概述结构失效的一个常见原因是疲劳，其造成破坏与重复加载有关。疲劳通常分为两类：高周疲劳是当载荷的循环（重复）次数高(如1e4 -1e9)的情况下产生的。因此，应力通常比材料的极限强度低，应力疲劳（Stress-based）用于高周疲劳；低周疲劳是在循环次数相对较低时发生的。塑性变形常常伴随低周疲劳，其阐明了短疲劳寿命。一般认为应变疲劳（strain-based）应该用于低周疲劳计算。在设计仿真中，疲劳模块拓展程序（Fatigue Module add-on）采用的是基于应力疲劳（stress-based）理论，它适用于高周疲劳。接下来，我们将对基于应力疲劳理论的处理方法进行讨论。1.2 恒定振幅载荷在前面曾提到，疲劳是由于重复加载引起：当最大和最小的应力水平恒定时，称为恒定振幅载荷，我们将针对这种最简单的形式，首先进行讨论。否则，则称为变化振幅或非恒定振幅载荷。1.3 成比例载荷载荷可以是比例载荷，也可以非比例载荷：比例载荷，是指主应力的比例是恒定的，并且主应力的削减不随时间变化，这实质意味着由于载荷的增加或反作用的造成的响应很容易得到计算。相反，非比例载荷没有隐含各应力之间相互的关系，典型情况包括：σ1/σ2=constant在两个不同载荷工况间的交替变化；交变载荷叠加在静载荷上；非线性边界条件。1.4 应力定义考虑在最大最小应力值σmin和σmax作用下的比例载荷、恒定振幅的情况：应力范围Δσ定义为(σmax-σmin)平均应力σm定义为(σmax+σmin)/2应力幅或交变应力σa是Δσ/2应力比R是σmin/σmax当施加的是大小相等且方向相反的载荷时，发生的是对称循环载荷。这就是σm=0，R=-1的情况。当施加载荷后又撤除该载荷，将发生脉动循环载荷。这就是σm=σmax/2，R=0的情况。1.5 应力-寿命曲线载荷与疲劳失效的关系，采用的是应力-寿命曲线或S-N曲线来表示：（1）若某一部件在承受循环载荷, 经过一定的循环次数后,该部件裂纹或破坏将会发展，而且有可能导致失效；（2）如果同个部件作用在更高的载荷下,导致失效的载荷循环次数将减少；（3）应力-寿命曲线或S-N曲线,展示出应力幅与失效循环次数的关系。S-N曲线是通过对试件做疲劳测试得到的弯曲或轴向测试反映的是单轴的应力状态，影响S-N曲线的因素很多，其中的一些需要的注意，如下：材料的延展性，材料的加工工艺，几何形状信息,包括表面光滑度、残余应力以及存在的应力集中，载荷环境，包括平均应力、温度和化学环境，例如，压缩平均应力比零平均应力的疲劳寿命长，相反，拉伸平均应力比零平均应力的疲劳寿命短，对压缩和拉伸平均应力，平均应力将分别提高和降低S-N曲线。因此，记住以下几点：一个部件通常经受多轴应力状态。如果疲劳数据(S-N 曲线)是从反映单轴应力状态的测试中得到的，那么在计算寿命时就要注意：（1）设计仿真为用户提供了如何把结果和S-N曲线相关联的选择，包括多轴应力的选择；（2）双轴应力结果有助于计算在给定位置的情况。平均应力影响疲劳寿命，并且变换在S-N曲线的上方位置与下方位置(反映出在给定应力幅下的寿命长短)：（1）对于不同的平均应力或应力比值，设计仿真允许输入多重S-N曲线(实验数据)；（2）如果没有太多的多重S-N曲线(实验数据)，那么设计仿真也允许采用多种不同的平均应力修正理论。早先曾提到影响疲劳寿命的其他因素，也可以在设计仿真中可以用一个修正因子来解释。1.6 总结疲劳模块允许用户采用基于应力理论的处理方法，来解决高周疲劳问题。以下情况可以用疲劳模块来处理：恒定振幅，比例载荷(参考第二章)；变化振幅，比例载荷(参考第三章)；恒定振幅，非比例载荷(参考第四章)。需要输入的数据是材料的S-N曲线：S-N曲线是疲劳实验中获得，而且可能本质上是单轴的，但在实际的分析中，部件可能处于多轴应力状态。S-N曲线的绘制取决于许多因素，包括平均应力，在不同平均应力值作用下的S-N曲线的应力值可以直接输入，或可以执行通过平均应力修正理论实现。第二章 摩擦、自动时间步、控制2.1 摩擦1、两个接触体的剪切或滑动行为可以是无摩擦的或有摩擦的，无摩擦时允许物体没有阻力地相互滑动；有摩擦时，物体之间会产生剪切力。2、摩擦消耗能量，并且是路径相关行为。为获得较高的精度，时间步长必须小。 3、ANSYS中，摩擦采用库仑模型，并有附加选项可处理复杂的粘着和剪切行为。库仑法则是宏观模型，表述物体间的等效剪力FT不能超过正压力FN的一部分：FT&=μ×FN式中：μ摩擦系数，一旦所受剪力超过FT，两物体将发生相对滑动。4、弹性库仑摩擦模型：允许粘着和滑动。2.2 自动时间步、控制接触单元的Keyopt（7）选项控制时间步的预报。0－无控制：不影响时间步尺寸。当自动时间步开关打开时，对于静态问题通常选此项。1 自动缩减：如果接触状态改变较大，时间步二分。对于动态问题，自动缩减通常是充分的。2 合理的：比自动缩减费用更昂贵的算法。为保持一个合理的时间载荷增量，需要在接触预测中选择此项。适用于静态分析和连续接触时瞬态分析。3 最小值：该选项为下一子步、预报时间增量的最小值（计算费用十分昂贵，建议不用）。这个选项在碰撞和断续接触分析中是有用的。接触分析中自动时间步的其它注意事项：与所有其它非线性分析一样，对接触问题，时间步长是非常有力的提高收敛性的工具。采用足够小的时间步长以获得收敛。对于瞬态分析，冲击时必须使用足够数量的计算步以描述表面间的动量转移。对于路径相关现象（如接触摩擦），相对较小的最大时间步长对计算精度是必须的。第三章 面―面接触单元3.1 概述面－面接触单元，是模拟任意两个表面间接触的方法。表面可以具有任意形状。是ANSYS中最通用的接触单元。精度高、特性丰富还可使用接触向导建模方便。（其它接触单元目前尚不能用向导）。面－面接触单元在面的高斯点处传递压力，这种先进技术使面－面接触单元具有很多优点：与低阶单元和高阶单元都兼容，提供更好的接触结果（于后处理接触压力和摩擦应力），可考虑壳和梁的厚度，以及壳的厚度变化，半自动接触刚度计算，刚性表面由“控制节点”控制，热接触特性，众多的高级选项来处理复杂问题。具有众多的高级选项（20个可用的实常数、2个材料属性和30个可用的单元选项）提供了丰富的特征库，能够用于模拟特殊的效果和处理困难的收敛情况。然而众多的选项的智能缺省选项可以有效求解许多接触问题而不需要用户介入太多。通常的做法是：开始使用高级选项之前，先试着采用缺省设置：只指定罚刚度，穿透容差和子步数，然后进行分析。只在采用缺省设置遇到困难时才采用高级选项。所有的高级选项也可以通过接触向导来控制。3.2 面－面接触单元使用面－面接触单元计算刚－柔、柔－柔接触分析。把一个面指定为目标面（Targe），另一个面指定为接触面（conta），合起来叫接触对。接触单元被约束不能侵入目标面，然而目标单元能侵入接触面。2D目标单元，TARGE169：2D面－面接触单元：CONTA171 2D、2节点低阶单元，可用于二维实体、壳、梁单元的表面；CONTA172 2D、3节点高阶单元，可用于带中间节点的二维实体单元表面。3D目标单元，TARGE170： 3.3 面―面接触分析步骤、实例Step1建立基体有限元模型，设置基体单元类型、实常数、材料特性，给基体分网：
命令：AMESHVMESH；Step2指定接触面和目标面，对于刚―柔接触，目标面总是刚性面，对于柔－柔接触，目标面和接触面的不同选择会产生不同的穿透（图3-1），并且影响求解精度。 接触面和目标面确定准则：如凸面和平面或凹面接触，应指定平面或凹面为目标面；如一个面上的网格较粗而另一个面上的网格较细，应指定粗网格面为目标面；如一个面比另一个面的刚度大，应指定刚度大的面为目标面；如一个面为高阶单元而另一面为低阶单元，应指定低阶单元面为目标面；如一个面比另一个面大，应指定大的面为目标面。Step3设置单元选项和实常数，接触对由实常数号来定义，接触单元和目标单元必须具有相同的实常数。Step4建立目标单元（网格），此步中所采用的方法依赖于目标面是刚性的还是柔性的。刚性目标面采用：直接生成(E命令)，自动划分(LMESH, AMEAH)；可变形目标面采用Main Menu&Preprocessor&Modeling&Create&Elements&Surf/Contact&Surf to Surf(ESURF)对于直接生成刚性目标面，在建立目标单元之前需要要指定附加的单元属性TSHAP。
刚性目标面的自动划分不需要TSHAP。ANSYS能根据实体模型确定合适的目标单元形状。划分线(LMESH)：2－D刚性目标面；划分面(AMESH)：3－D刚性目标面；创建关键点(KMESH)－控制节点（Pilot）。刚性目标面能与控制点联系起来，Pilot实际上是只有一个节点的单元，通过这个节点的运动可以控制整个目标面的运动。ANSYS只在Pilot节点上检查边界条件而忽略其它节点的约束。对可变形体目标面建立目标单元的步骤是：1先选择可变形体表面上的节点；2然后在可变形体上建立单元MainMenu &Preprocessor&Modeling&Create&Elements&Surf/Contact&Surf to Surf。 ANSYS将根据基体的网格确定目标单元形状和外法线方向。检查外法线方向（这在自动划分刚性目标面时非常重要）图3-3，打开单元坐标系标志并重绘单元/PSYMS,ESYS,1，目标单元外法线方向应该指向接触面。如果单元法向不指向接触面，用命令使之反转：ESURF,,REVE。包含各类专业文献、高等教育、各类资格考试、专业论文、中学教育、文学作品欣赏、应用写作文书、外语学习资料、ANSYSWORKBENCH疲劳分析指南73等内容。　
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对一个复杂的装配体进行分析时，并非所有构件都需要处理成为变形体。如果把它们用刚体进行处理的话，则会大大降低计算量，本文介绍ANSYS
WORKBENCH中刚体的处理办法。
考虑如图所示的简单结构。该结构由两根连杆通过圆柱销连接而成，这两根连杆又通过圆柱销与其它构件连接。
这里假设左边这根连杆刚度很大，从而可以考虑成为刚体。而右边这根连杆则是变形体，而三个圆柱销也是变形体。
在设置属性时，对于左边这根连杆，在其细节视图中设置其刚度行为如下
而其它的四个零件则是变形体如下
使用自动检测接触，则该刚性连杆与两个圆柱销的连接处被自动检测为绑定接触。这就是说，刚性连杆是支持contact行为的。
对该结构进行粗糙的网格划分，得到的有限元模型如下
可见，对于刚杆并没有划分单元。那么，在ANSYS内部，该连杆是用什么来表示的呢？
使用前面博文的方法，进入到finite element
modeler,可以看到其单元
可以看到，该连杆现在实际上是用一个mass单元（左边中间有一个亮点，它就是MASS单元）以及两个接触面来表示的。该mass单元具备了刚性杆的质量属性和惯性属性，而这两个接触面则用于与周围零件发生相互关系。
那么该质量单元的质量属性是什么呢？
重新回到mechanical,查看该刚性杆的细节视图，可以看到其属性
其体积，质量，质心的坐标，转动惯量都已经计算出来，这些都成为该mass单元的属性。
下面施加位移边界条件，施加在下面两个圆柱销的端面（目的只是考察ANSYS的内部行为，实际情况中很少是端面被固定。）
那么刚杆上能否施加力呢？
WORKBENCH的帮助中谈到，对于刚性杆，只可以施加远程位移，远程力和力矩，如下图。而其它的力不能施加。
对该连杆表面施加远程力如下图
果然可以施加。
静力分析后查看位移云图
可见，该刚杆的确没有任何位移，而其它四个零件则发生了变形。进一步查看应力云图
该刚杆也没有应力出现。因为实际上ANSYS内部并没有考虑这个具有几何形状的物体，内部只是一个质量单元而已。
查看该刚性杆与下面的圆柱销连接处的接触应力，如下图所示
可见，ANSYS的确计算了接触。
总之，对于一个复杂的装配体进行分析时，合理设置刚性体对于提高计算效率举足轻重。ANSYS
WORKBENCH提供的刚体设置很简单。该刚体可以使用接触，铰链，弹簧等连接行为，对它可以施加远程力，力矩以及远程位移。在ANSYS内部，对于刚性杆是用一个MASS来代替的，而所有施加在其表面的作用力则会通过力的平移定理转移到相关部位进行静力计算。
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