Abaqus中的解析刚体与离散刚体

如果模型中某个部件的刚度远远大于其他部件，其变形远远小于其他部件，就可以将其定义为刚体部件。在分析过程中刚体部件不发生变形，而只发生整体的平动和转动。将部件定义为刚体的主要目的是为了提高计算效率，使分析更容易收敛。刚体部件在CAE中的典型应用，如跌落分析中的地面，切削模拟中的刀具，成型制造中的模具等。

ABAQUS作为一款强大的非线性通用有限元分析软件，可以建立两种刚体部件：一是解析刚体（Analytical rigid），二是离散刚体（Discrete rigid）。

离散刚体部件可以是任意的几何形状，可以为其添加Part模块中的各种特征；解析刚体只能是较简单的几何形状，计算效率比离散刚体要高。​所以，在选择刚体部件的类型时，应尽量采用解析刚体。

另外，如果部件的几何形状很复杂，无法创建解析刚体，这时可以采用两种方法：

第一：创建离散刚体，在mesh模块里为离散刚体部件设定单元类型时，必须使用刚体单元。如果离散刚体是三维的实体，则需要首先在part模块里将其转化为壳体部件（因为刚体单元只壳单元和线单元两种）。

第二：创建变形体部件，然后再为其施加刚体约束。在使用刚体部件时，需要注意的是必须给其设定刚体约束点，在考虑了转动惯量的动力学分析中，必须合理设定刚体参考点的位置。

解析刚体其实就是用几何的形状表示刚体；而离散刚体则是用离散的单元来表示刚体。模具也可以设成变形体，然后在interaction模块里面设定congstraint形式为刚体，并设定参考点，就可以将变形体属性变为刚体，注意的问题就是要在property模块里面创建section并assign section。如果是动力学问题，涉及到旋转，需要把参考点设置为刚体的质心，其他情况参考点位置任意。

首先都是刚体，解析刚体主要是由直线圆弧等具有简单几何关系的曲线构成，易于建模，离散刚体主要用于形状复杂的几何体，无法用简单线条构成，比如一些复杂模型的导入，二者本质上没有区别。但离散刚体需要划分网格，解析刚体不用划分网格。

解析刚体不用赋予截面属性，只要直接给参考点赋予质量就可以了。

相同点： 

1、本质上都是刚体，只在ref point上积分，外形只是用来判断接触用，二者本质上没有区别。

​2、都需要指定一个参考点，所有的边界条件和载荷都施加在这个参考点上。

3、都不需要赋材料属性和截面属性。

 

不同点：

1、解析刚体的边界由解析公式定义，只能是较简单的几何形状，计算代价要比离散刚体部件小。离散刚体的边界由网格节点控制，可以是任意的几何形状，可以为其添加part模块中的大部分特征。换句话说，解析刚体不能描述复杂模型，但离散刚体可以。

二维离散刚体部件只能使用Wire或Point，三维离散刚体部件可以是Solid、Shell、Wire或Point。但是只有Shell和Wire才能将单元类型设置为刚体单元。

二维解析刚体只能使用Wire，三维解析刚体只能使用Shell旋转或者拉伸。

2、解析刚体不需要画网格，离散刚体需要画网格，且要在发生接触的部位划分足够细的网格，以保证不出现大的尖角。

3、离散刚体通常用于接触分析中，类似与可变形体，可以模拟任何形状的物体。如果仅仅为接触分析提供刚性表面接触，则可以考虑使用解析刚体，这样可以有效地避免由于离散刚体网格划分太粗造成的摩擦力不准。

4、解析刚体只输出和参考节点相关的结果（反作用力等），对于接触问题如果要查看接触力、接触压力、切向滑移等结果，只能查看从动面上的结果；离散刚体可以输出上述接触力、接触压力、切向滑移等结果。

5、解析刚体在不考虑温度的情况下使用，计算速度快；在考虑温度对材料或者其它方面影响的情况下使用计算效率较解析刚体低。

注意事项：

（1）定义一块钢板，属性定义弹模无限大、泊松比无限小，可以模拟刚体。

（2）参考点的位置会影响刚体所受弯矩和可能发生的转动，因此对于动力分析，如果涉及到旋转或考虑转动惯量对模型的影响，需要把参考点设置为刚体的质心，其他情况参考点位置任意。

（3）刚体一般有这么几种,一种是找个主点,其他点与主点的关系约束为123456自由度,这称为约束刚体,还有就是修改某个部件的弹性模量非常的大,泊松比很小,这种是人为的近似刚体处理方法,第三种是无须划网格和赋属性的真正的刚体,前面两种都有人为的处理手法在里面,最后一种没有.一般来说最后一种的计算效率也是最高的。

（4）Interaction模块中的刚体约束和显示体约束，可以将变形体变为刚体，其各部分的运动情况完全取决于所指定的参考点的运动情况。在删除或抑制掉这两种约束后，就恢复为变形体。

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​关于离散刚体应用的几个小提示：

（1）离散刚体需要指定参考点并进行网格划分，网格划分前需将部件设置为“Dependent”，然后设定种子、选择刚体体单元进行网格划分。

（2）在Interaction模块中定义RF与离散刚体的关系时，选择 Create Constraint > Rigid Body > Body（elements），此处需要特别注意，Region Type必须选择Body（elements），否则求解时会出错。​