Abaqus/Standard中的过约束检查 ——过约束自动修正中约束的优先级

2018-01-30 17:56

上一篇文章《Abaqus/Standard中的过约束检查（一）》简单介绍了Abaqus/Standard中可能出现过约束的一些情况，过约束的一个简单案例，以及Abaqus/Standard自动处理过约束的三种方式。本文将进一步列举各种过约束情况下约束保留的优先级。

本节考虑同时施加以下两种或多种约束导致的过约束情况下约束保留的优先级情况。

基于表面的Tie约束；
刚体约束；
边界条件；
连接单元。

（1）干涉的Tie约束

图示两种情况下，至少有一个点存在冗余约束。左图所示，三个表面重叠处的三条边上存在过约束，三个端点A、E、L和B、H、K共享同一个位置。右图所示，四个相邻的网格通过Tie约束捆绑在一起，而此处只需三个约束即可完成捆绑，因此存在一个过约束。因此，有一个约束不是必须的，进行移除。此种情况下各个约束的优先级一致。

（2）刚体约束中的Tie约束

图（a）所示为刚体约束内部定义了Tie约束，两个表面通过Tie约束进行了绑定，同时两个单元集定义在同一刚体约束中。由于所有节点的运动均约束于刚体的参考点的运动，Tie约束是冗余的，因此Tie约束将从模型中移除。

（3）两个刚体之间的Tie约束

上图（b）所示，在两个刚体之间定义了Tie约束。此时Tie约束是冗余的，Abaqus/Standard将移除Tie约束，并用类型为BEAM的连接单元连接两个参考点。

（4）变形体和刚体之间的Tie约束

上图（c）所示为变形体与刚体之间定义的Tie约束。若刚体表面为Tie约束的从面，则Tie约束和刚体约束均是冗余的，如果可能的话，Abaqus/Standard将交换Tie约束定义中的主从表面。若由于其他模型限制而不能交换主从表面，则产生错误信息，同时分析停止。

（5）干涉的刚体约束

图示为两个刚体部分重叠的情况，其中共有的部分只能属于一个刚体。因此，若这个区域的节点同时受到两个刚体参考点的控制，则会出现过约束。为了强制施加整体模型的刚体行为，将移除重叠区域多余的刚体行为，并使用类型为BEAM的连接单元连接刚体参考点，以保证干涉刚体定义之间的刚体连接，这与干涉的Tie约束情况下的处理方式一致。

（6）Tie约束和边界条件

（a）中节点A和B处使用Tie约束进行了绑定，同时，垂直的对称边界条件将约束两个节点的水平方向运动，从而导致一个冗余的约束。

（b）中两个指定的边界条件冲突，因此生成了一个冲突约束。对于每个同时定义Tie约束和边界条件的节点，Abaqus/Standard首先确定Tie约束中包含了哪些独立节点。如果只有一个独立节点包含在Tie约束中，Abaqus/Standard将转换边界条件施加的位置，即由非独立节点转移到独立节点上。若转换过程中，在独立节点处检测到冲突的边界条件，则分析停止，并产生错误信息。如果Tie约束中包含多个独立节点，Abaqus/Standard将检查这些节点上的边界条件是否一致，如果没有冲突，则独立节点处的边界条件是冗余的，因此自动忽略。否则，将产生错误信息，分析停止。

（7）刚体约束和边界条件

当边界条件未指定在刚体参考点时，模型将出现过约束。