刚性零件

刚性零件是指在施加载荷下能够发生位移和旋转,但不会产生任何内部变形或应变的部件。刚性零件表现为完全刚性的实体,其中所有点均保持其相对位置不变。

重要性

计算效率
刚性零件的计算成本远低于可变形零件。通过将刚度远高于周边零件的部件定义为刚性,可大幅减少模型的自由度数值,从而显著缩短分析时间。
模型简化
它们能简化复杂装配,尤其适用于处理这类部件:相较于整个系统的特性或是其他更具柔性零件的变形,这类部件自身的变形可以忽略不计。
聚焦关键区域
通过将刚性部件作为刚体处理,您可以把计算资源集中分配到模型中变形与应力起关键作用且是核心研究对象的区域。

典型应用场景

刚性零件非常适合建模这类部件:它们的刚度远高于与之交互的其他零件。常见应用包括:

紧固件
连接塑料部件的钢螺栓、螺母或铆钉。相较于较软零件的变形,紧固件自身的变形通常可以忽略不计。
固定装置与支座
用于提供支撑的刚性结构单元,其自身变形通常无需关注。
加载平板/垫
当通过刚性平板向柔性更高的结构施加分布载荷时,平板通常可作为刚体建模。
对称平面/边界条件
在某些情况下,可通过刚性零件来施加特定的位移或转动边界条件。

重要考虑因素

材料属性被忽略
当某零件被指定为刚体时,SimSolid 会忽略其此前被分配的所有材料属性(例如杨氏模量、泊松比)。其特性完全由刚体运动学决定。仅质量可作为输入参数(可直接输入,也可通过材料密度换算)。
无内部应力/应变
由于刚性零件不会发生变形,SimSolid 不会报告其内部的任何应力或应变。若需关注某部件的内部应力,则不应将其指定为刚体。
对接触/连接的影响
零件的刚体运动仍会通过已定义的连接(例如绑定、滑动、点焊)与其他零件产生交互。确保这些连接能准确体现实际场景中的特性。
验证
尽管(将零件设为刚体)计算效率较高,但在将零件指定为刚体时,运用工程学判断至关重要。如果存在疑问,可先对所有零件按可变形体进行初步分析,再将结果与部分零件设为刚体的分析结果对比,确保这种简化不会影响关键区域的分析精度。
质量施加在刚性零件上的影响
质量可通过直接输入数值或输入密度的方式施加到刚体上。施加在刚性零件上的质量仅在动力学分析或包含惯性载荷的结构分析中发挥作用。

Project Tree 中识别刚性零件

SimSolid Project Tree 中,刚性零件通过其名称旁的 RIGID 字样明确标识,并附有质量信息,如 Figure 1 所示。这为在模型中识别这些简化部件提供了直观的视觉提示。

1.