ADINA有限元分析中的刚性连接

与约束方程类似，刚性连接也是一种特殊的约束方程。默认情况下，刚性连接约束了从体的所有自由度。单击菜单Model→Constraints→Rigid Links可以定义刚性连接，选择适当的主体和从体即可完成定义。需要注意的是：主体只能够是点、节点或者节点集。

刚性连接常用来模拟工程中零件之间的焊接、螺栓连接等约束或加筋壳结构（当加强筋选用梁单元定义时）。例如，梁单元与体单元之间的连接就可以选用刚性连接。刚性连接有时可以用来实现模型中的物理条件，例如，对于轧辊、齿轮的平移或旋转分析，使用辅助节点和刚性连接来实现沿轴线平动、转动等运动情况。对于模拟旋转结构的有限元分析，需要采用刚性连接来实现，如图4-31所示的涡轮结构，可以把某点作为主点，该主点可以是体内的点或者体外的离散点（需要为该离散点划分网格，切记！），但一定要位于旋转轴上（如果不在轴线上，则成为偏心旋转），这样结构就可以绕着旋转轴旋转。如果结构主动旋转，可以为该主点施加载荷和约束；如果结构被动旋转（例如，流固耦合问题，流体驱动结构旋转），可以为该主点施加约束，但不要约束绕旋转轴的转动自由度。可以选择面和体作为从体。需要注意的是：约束从体后，后处理中得到的从体的应力场是不准确的，因此定义刚性连接时，应该将不关心的计算区域作为从体。此外，旋转体分析一般都是大位移分析，定义刚性连接时应将Displacements选择为Large；如果不是大位移分析，可以保存默认的设置，详细实例介绍见8.2节“齿轮接触传动分析”。

图4-31 采用刚性连接的涡轮结构(www.xing528.com)

在ADINA软件中，Rigid Links的另一个重要功能是设置刚体。顾名思义，刚体指的是刚性体、不变形体，即：运动过程中结构不会发生形变。对于刚体而言，无论是平动还是转动，体内任意一点的运动都相同。刚体的运动可以看做是平动和转动的复合运动。

ADINA软件中使用Rigid Links来定义刚体，即：把整个体的自由度缩聚到一点，该点就是Rigid Links中的主点。换句话说，整个体的运动情况与主点的运动情况完全相同。对于二维模型，如果Rigid Links的从体类型（Slave Entity Type）选择为面（Surface或者Face），该面等同于刚性面，原因是整个面的自由度都缩聚到主点上；对于三维模型，如果Rigid Links的从体类型（Slave Entity Type）选择为体（Volume或者Body），则该体等同于刚体，原因是整个体的自由度都缩聚到主点上。

需要注意的是：使用Rigid Links后，约束只能够施加在主点上，不能够为从体再设定任何约束。