曹飞龙

中国商飞上海飞机设计研究院，上海 200232

Msc.patran有限元模型中约束的研究

曹飞龙

中国商飞上海飞机设计研究院，上海 200232

在Msc.patran有限元模型中，边界条件(约束)对有限元模型的计算结果有着非常重要的影响。本文就如何正确选择合适的约束进行了研究，并在有限元模型中对结构边界进行有效判断，从而能获得更准确的计算结果。

有限元；边界条件；约束

引言

Msc.patran中的有限元模型，当不受约束或者约束不足时，结构模型在外力作用下将会产生刚体运动，有限元计算结果提示结构刚度矩阵奇异，不能得出有效的内力结果。所以必须要通过约束，消除模型的刚体位移。

同时，在Mac.patran有限元模型中，对于同一有限元模型，在相同的载荷作用下，当采用不同的约束时计算出的结果可能会有很大的差别。因此，必须根据结构的真实约束状态引入正确的约束[1]。

1 约束对有限元计算结果的影响

1.1 约束不足对有限元结果的影响

1.1.1 总约束不足对有限元计算结果的影响

如图1立方体结构模型中，在其左上角和右上角分别施加<-100 -100 -100>、<100100100>的载荷。空间中的体元，需要约束掉6个自由度才能消除结构的刚体位移。如果对模型的约束不够，如图1仅约束下部左前、右前、右后5个自由度[注1]，则有限元计算结果提示模型刚度矩阵奇异，不能得到各单元的有效内力结果。需要增加必要约束，约束掉所有6个自由度后，才能得到有限元内力结果。

图1 总约束不足时有限元模型

1 ,2,3 方向约束。同时，约……