方若诗

1 RBE2单元与RBE3单元有什么区别？

按照约定，蜘蛛网状的联结中心节点叫做主节点（master node），其他的节点叫做从节点（slave node）。

RBE2单元为刚性联结。主节点运动到哪里，从节点就跟到哪里，从节点的位移与主节点始终保持一致，即1个主节点决定多个从节点。RBE2单元可以将一个节点的自由度定义成独立自由度，将任意多个节点的自由度定义成非独立自由度。在计算时，程序只需要计算主节点的位移，其他节点的位移等于主节点的位移即可。

RBE3单元的各个从节点独立运动，主节点的位移是从节点位移的线性组合，也就是多个从节点的位移决定1个主节点的位移。RBE3单元将参考单元的位移作为多个节点的加权平均位移，所以通常用RBE3单元作为2个零件之间的联结点，或者将一个集中力分散到多个节点上。在计算时，先计算所有从节点的位移，然后运用线性组合得到主节点的位移。

RBE3单元通常用于把集中力或力矩分配到实际承载区域的各个节点，即从节点上。各个从节点得到分配的力或力矩后，各自独立变形。RBE3单元实际上就是代替手工把总力/力矩分配到各个节点的过程。RBE2单元除把集中力/力矩分配到从节点外，各个从节点还必须与主节点保持一致，不能独立变形，相当于用刚度无穷大的杆/梁把主节点与各个从节点联结起来。因此，在比较关心的部位应避免使用RBE2，多考虑使用RBE3。

如果需要在多个节点施加相同的力，那么不要使用RBE2单元，应该使用RBE3单元。RBE2单元虽然也可以将集中力分配到多个节点上，但由于其可以耦合节点自由度，所以各节点上的力大小不同，往往表现为靠近主节点的从节点上分配的力小，远离主节点的从节点上分配的力大。在RBE2单元中，从节点均随主节点运动，从节点间没有相对移动，常与实际情况不符，给模型带来附加刚度。

2 HyperMesh中的RBE2单元如何设置？

在有限元中，REB2是刚性单元，有主、从节点之分，需要合理设置。

（1）启动软件，选择合适的模板，加载一个有限元模型。

（2）选择主节点和从节点。若从节点准备从模型中选择，则需要创建主节点，并选择其为中心节点。打开Geom中的distance面板创建节点。

（3）在distance面板中，通过three子面板，创建3个节点的中心节点。在1个圆周上选择3个节点，点击circle center创建3个点所在圆的圆心，作为RBE2单元的主节点。

（4）进入一维主菜单，找到rigids（表示刚性单元），点击打开该界面。

（5）在model浏览器中新建一个部件，用于存放接下来要创建的RBE2单元，见图1。RBE2单元不必设置材料等属性，为方便管理，可将RBE2单元放在同一部件中，也可将其与其他单元（如壳单元）放在同一部件中，壳单元设置的材料属性不会影响RBE2单元。

（6）新进入的rigids界面中，independent表示主节点，即由其运动和后方（dot）决定dependent从节点的运动。当选择全部自由度时，若主节点z向位移为3 mm，则仿真时从节点位移也是3 mm。直接选中一个主节点，再选中一个从节点，即可创建RBE2单元。点击dependent选项中的下拉箭头，会弹出选择菜单，可选择第二个从节点，即可成为多从节点。

（7）选择一系列从节点，点击create，即可创建RBE2单元。

3 HyperMesh与Abaqus的接口有那些特点？

在用HyperMesh划分好网格后，需要将网格导入到后续的分析软件中。HyperMesh有多个分析软件的接口，如ANSYS、LSDYNA、Nastran和Abaqus等，下面主要介绍HyperMesh和Abaqus接口的特点。

（1）HyperMesh导入到Abaqus中的网格需要满足什么要求？首先应该满足进行后续分析所需的网格质量要求，其次是所有的部件（包括二维和三维）都不能相互干涉。材料、单元类型等可以定义，也可以不定义。此外，最好在HyperMesh中将有配合的节点集中在一个Set当中，这样在Abaqus中会省去很多选择项的麻烦。

（2）为什么HyperMesh模型导入到Abaqus中有时什么都显示不出来？这是由于HyperMesh导出时的设置不对。在没有任何选择的情况下直接点击Export选项，导出的模型往往无法在Abaqus中显示。HyperMesh导出的网格包含所有信息，即二维和三维网格都会导出。作为计算分析软件，Abaqus很可能无法识别要显示的到底是哪一部分。因此，必须进行相应的设置，根据显示情况将网格一项一项导出，才能在Abaqus中正确显示，这样也有利于后续的合并操作。此外，HyperMesh中各部分的命名必须以字母开头，若命名中含有数字也会导致无法显示。

（3）HyperMesh导入Abaqus为什么有单元显示但没有模型显示？不同的软件对几何的理解是不一样的，所以才有这么多的几何格式。如果要导出几何模型，HyperMesh需要研究后续处理软件内部是如何理解几何模型的，这是浩大的工程。求解器只需要知道节点、单元、材料和载荷等信息，就能够求解。几何模型的作用仅仅是为得到节点、网格等信息，一旦获得这些信息，几何模型就可以扔掉。后处理程序本身也是基于有限元模型的，而不是基于几何模型的。

（4）从HyperMesh中把一个划分好网格的装配件生成inp文件后，导入Abaqus中为什么是一个零件，怎样才能是一个装配件？part和instance是Abaqus独有的概念。在HyperMesh中的装配件是整体，导入Abaqus中自然就是一个零件（part）。可以在HyperMesh中将不同的组件导出为不同的inp（这也是要逐个导出组件的原因），导入到Abaqus后，在Abaqus/CAE中用copy objects将组件集合成一个model。

（5）Abaqus计算结果在HyperView中显示为何差别很大？就计算而言，Abaqus中积分点上的值是最准确的，节点上的值是通过积分点外推得到的，应力云图显示的也是节点的应力值。如果元素够密、结果收敛的话，节点上的数值是可信的。HyperView的外推算法与Abaqus不一样，所以直接由HyperView看应力值会与Abaqus差别很大。

（6）在HyperMesh中生成的网格，导入到Abaqus中求解会报错，说明单元面积为太小或等于0甚至为负数，但是查看出错的单元都是面积很大的单元，单元节点坐标也很正常，为什么？用HyperMesh建立的平面模型分为几个区域时，若某区域的法线与其他区域相反，就会造成这个问题。在原模型中将该区域法线改為与其他区域一致，然后重新导出inp文件即可。对于平面问题，如果同一个part中有相反法线的单元，inp是不能计算的。

（摘自同济大学郑百林教授《CAE操作技能与实践》课堂讲义）