张俊飞，顾克秋，付帅

(南京理工大学 机械工程学院，江苏 南京 210094)

0 引言

很多情况下对整个模型各部分分别使用壳元与实体元进行单元划分，不仅可以减少计算量，而且计算精度不受到影响。但是实体单元的每个节点都有3个自由度，即U1，U2，U3；壳单元每个节点有6个自由度，即U1，U2，U3，UR1，UR2，UR3，二者直接连接时由于本身自由度的不同使转动自由度不连续，造成计算结果产生较大误差。传统办法是使用约束方程法，就是把一个节点的某个自由度与其他一个节点或多个节点的自由度通过某种关系联系起来。对于不同类型单元自由度不连续的问题，Abaqus可提供一种有效的多点约束方法，本文以传统火炮下架的箱型结构前端部分为例，在分析Abaqus中体壳单元组合建模原理及方法的基础上分别建立全实体、体壳单元组合两类模型对比，验证其可行性，为有限元分析中体壳单元耦合及复杂有限元模型简化处理提供参考。

1 理论分析

体壳组合结构模型是工程结构，尤其是大型复合结构有限元分析中经常需要采用的模型。在这种模型中，结构的一部分离散为实体单元，一部分离散为壳单元，由于体壳单元节点自由度不一致，因此需要研究和解决两类不同类型的耦合问题。在有限元计算中，通过适当地划分网格使具有不同物理自由度的单元类型组合在交接处公用节点，这样在结构总刚度矩阵中叠加没什么问题，但在共用节点的某些方向存在自由度不连续的问题。……