![有限元分析:图解COSMOSWorks(Simulation)](https://wfqqreader-1252317822.image.myqcloud.com/cover/547/30918547/b_30918547.jpg)
4.2 标准“约束”
标准“约束”是固定几何体的约束。
4.2.1 “固定”约束与“不可移动”约束
1.“固定”约束
“固定”约束,通过顶点、边线和面约束几何体的固定平移和旋转,该固定约束具有如下特点。
●对于“实体”网格,固定约束将所有平移自由度DOF设定为零,即模型不可以沿任何方向移动。
●对于“壳体”和“横梁”网格,它同时将平移和旋转自由度DOF设定为零,即模型不可以沿任何方向移动,也不可以向任何方向旋转。
●对于“桁架接榫”,将平移自由度设定为零。
●使用此约束类型时,不需要参考几何体。
表4-2总结了“固定”(Fixed)约束的属性和需要的输入。
表4-2 “固定”约束的属性和需要的输入
![](https://epubservercos.yuewen.com/71428C/16793577005322606/epubprivate/OEBPS/Images/37997_87_1.jpg?sign=1739280422-mf7M7mD3jD10ejPjzhmSTKfk2dMilDd1-0-bd25d35cdea46bbe17fdaf549ce0fe36)
如图4-13所示,表示使用实体单元进行网格化的压力容器的楔块顶点是固定的。
![](https://epubservercos.yuewen.com/71428C/16793577005322606/epubprivate/OEBPS/Images/37997_87_2.jpg?sign=1739280422-l7eUniNGv9GYBsGLqr9Di2ZP4cfbxNsq-0-0e88c09fe1d41ccd80a9309fc233df73)
图4-13 实体的顶点固定
如图4-14所示,壳体孔的边线是固定的。
![](https://epubservercos.yuewen.com/71428C/16793577005322606/epubprivate/OEBPS/Images/37997_87_3.jpg?sign=1739280422-VW0IOHnN5cv2NIg6EgK7jeKCQq27YzV8-0-46285c9736368bc63df2c50636797df7)
图4-14 壳体的孔的边线固定
如图4-15所示,如果将把手作为一个零件进行分析,则可以在空间中固定两个高亮显示的面。
![](https://epubservercos.yuewen.com/71428C/16793577005322606/epubprivate/OEBPS/Images/37997_87_4.jpg?sign=1739280422-uUb2t9EMf77g1aPEtGVxvoGCDCVHpOKO-0-92d3beff4f65b1e2ea041004944dea5b)
图4-15 在空间中固定两个高亮显示的面
如图4-16所示,使选定边线或顶点约束不沿基准面上的两个垂直方向移动。不能沿垂直方向给截面基准面应用约束。
![](https://epubservercos.yuewen.com/71428C/16793577005322606/epubprivate/OEBPS/Images/37997_87_5.jpg?sign=1739280422-BvIXz3RcV8iIVbk4AEXt4sVz4qy1rus1-0-6eba066c8d0db93b27c766b35e732464)
图4-16 选定边线或顶点约束
2.“不可移动”约束
“不可移动”(Immovable)约束仅限制平移,通过顶点、边线和面将所有平移自由度设定为零。它对“实体”和“外壳”网格是相同的,不使用参考几何体。表4-3总结了此约束的属性和需要的输入。
表4-3 “不可移动”约束的属性和需要的输入
![](https://epubservercos.yuewen.com/71428C/16793577005322606/epubprivate/OEBPS/Images/37997_88_1.jpg?sign=1739280422-VscMTOLX4jp6lmgrhO4QTLvAhdMrgGkd-0-48081219800f012f299655f76bdd16c8)
3.“固定”和“不可移动”约束的区别
对“实体”网格来说,“固定”和“不可移动约束”没有区别。
对“外壳”网格来说,“固定”和“不可移动约束”却是有区别的。
假设有一个仅在两个对立端得到支撑的薄板,可以使用“外壳”网格,并均匀地应用法向压力,如图4-17所示。
![](https://epubservercos.yuewen.com/71428C/16793577005322606/epubprivate/OEBPS/Images/37997_88_2.jpg?sign=1739280422-r14rzAlKaBtb9xyHw3rHdrlddNhh3UAz-0-cc8aa7393257fc31539513dc9dade3de)
图4-17 均匀地应用法向压力
如图4-18所示说明了使用“不可移动”和“固定”约束时壳体的变形形状(虚曲线)。
![](https://epubservercos.yuewen.com/71428C/16793577005322606/epubprivate/OEBPS/Images/37997_88_3.jpg?sign=1739280422-8q35KNTNWgHjgYucYp8nfpkxuodwvKP5-0-baa624b625532b2aa54fccaae48f48cc)
图4-18 在“外壳网格”中“不可移动”和“固定”约束的区别
●“不可移动”:在不可移动边线处,可做有限旋转(偏转形状的斜率不为0)。
●“固定”:在固定边线处不能旋转(偏转形状的斜率为0)。
4.2.2 “滚柱/滑动”约束
使用“滚柱/滑动”(Roller/Sliding)约束,指定平面可以自由地移动到其基准面中,但不能沿垂直于其基准面的方向运动。该面在载荷下会收缩或膨胀。
选定边线约束,使零件只能沿边线滑动或以边线为轴旋转、滚动,不能在平面内沿垂直方向移动到边线,如图4-19所示。
![](https://epubservercos.yuewen.com/71428C/16793577005322606/epubprivate/OEBPS/Images/37997_89_1.jpg?sign=1739280422-1nEpLPTzLYNeAJJViVlPFVr9ib4WEvhq-0-bbe20b933a81641eb0028db02127fb0b)
图4-19 选定边线约束
4.2.3 “固定铰链”约束
使用“固定铰链”(即“合叶”Hinge)约束,可以指定圆柱面或约束选定的圆形边线,这样它只可能绕其自身轴旋转。
在载荷作用下,圆柱面的半径和长度保持恒定。这种情况与“在圆柱面上”约束类型将径向和轴向分量设定为零的结果类似。