形心创建

可从“绘制”选项卡的“设计”面板访问此命令。

“形心创建”命令通常用于计算一组表面或边的形心位置,并将构造顶点放置在此形心上。(可选)您可以使用线单元(“辐条”)将选定表面或边上的节点连接到形心。第三,您可以指定一组次要表面或边、创建第二个构造顶点、创建第二组辐条,然后使用线单元将两个形心连接在一起。因此,“形心创建”具备三个级别的功能:

注: 您可以为每组辐条和两个形心之间的连接线指定唯一的部件、层和表面编号属性。

“形心创建”提供了一种使用线单元将模型的两个区域连接在一起的便捷方式。它通过一次操作就可以提供与使用两次“连接”命令和一次“直线”命令相同的结果。此命令还可以在选定模型几何体的形心处应用载荷或约束,并将该载荷或约束连接到该模型。

可以为形心创建几何体指定任何类型的线单元:

形心创建用法示例

假设结构中使用的通道较长,并详细研究各端螺栓连接的相互作用。因此,将创建梁、螺栓和连接的 CAD 模型。如果无需分析通道跨度,则可将其替换为几个梁单元,从而大大减小分析规模。形心计算器可自动完成将通道剪切端上的每个节点连接到该形心、然后连接这两个形心的过程。请参见下图。

图 1(a):使用块体单元建模整个水平通道的完整 CAD 模型。

图 1(b):使用梁单元建模部分水平通道的更高效模型。CAD 模型中仅呈现要求块体单元提供详细信息的端部连接部分。

使用“形心创建”命令的步骤

  1. 每当要添加辐条时,尽管并未强制要求,但是推荐的工作流为:先对模型进行网格划分,然后再使用“形心创建”。这样,完成该命令后,随即生成辐条。
  2. 依次单击“绘制”“设计”“形心创建”
  3. 选择一个或多个表面或边。
  4. 通过单击“添加”来填充“主形心几何体 - 设置 1”框。选定图元将在该框中列出。
    注: 您还可以反转步骤 1 和步骤 2 的顺序,在此情况下,可以跳过步骤 3。如果已预先选定了表面或边,只要启用“形心创建”命令,就会在“主形心几何体 - 设置 1”框中显示这些表面或边。
    • 若要添加将表面或边连接到形心点的线,请继续下一步。否则,若只创建形心处的构造顶点,请跳到步骤 11。
  5. 激活“将形心和几何体用'辐条'连接”选项,以便在选定表面或边和形心点处的构造顶点之间生成线。请注意,默认“形心选项”选择为“在单个选择集上创建形心”
  6. “主辐条”部分,指定所需的“部件”、“表面”“线”属性。
    • 若要选择一组单独的表面或边(次形心)、创建次辐条和将两个形心使用线单元连接,请继续下一步。另外,如果仅创建一个形心和一组辐条,请跳到步骤 11。
  7. “形心选项”下拉列表中,选择“为两个选择集创建形心并连接它们”。构造顶点将置于两组形心几何体(主形心几何体和次形心几何体)的形心处。此外,还将添加线单元,以便将指定表面或边上的每个节点连接到各自的形心。最后,使用单个线单元将两个形心连接在一起。
  8. 选择一个或多个表面或边。
  9. 可通过单击“次形心几何体 - 设置 2”框右侧的“添加”按钮来填充该框。
  10. “次辐条”“连接辐条”部分中指定所需的“部件”、“表面”“线”属性。
  11. (可选)若要在创建当前定义的形心、辐条和/或接头后使用“形心创建”创建其他几何体,请激活“形心创建后不关闭对话框”复选框。创建几何体后将清除数据和选项,但对话框将保持打开状态。
  12. 单击“确定”创建指定的形心和可选线单元(辐条和接头)。
注:
  • “形心创建”仅适用于基于 CAD 的模型的表面或边。形心计算与网格尺寸无关。
  • 对于在该对话框中选择的所有选项,将构造顶点放置在指定表面或边形心。如果模型已重新划分网格且其中一个构造顶点接近模型表面,则可通过网格划分过程在形心位置创建一个节点。有关详细信息,请参见构造顶点 - 种子点页面。此行为可将形心的线单元粘合到基于 CAD 的部件表面。如果无需执行此连接或表面网格发生轻微扭曲,请在重新划分网格之前,选择该构造顶点(“选择”“选择”“构造对象”)并将其删除。
  • 由于形心辐条与模型关联,因此如果对模型重新划分网格,则会在适当的编号和位置创建辐条。
  • 如果是梁单元,则提供多个沿连接/跨越构件长度的计算点(节点)。选择直线(“选择”“选择”“直线”),并将其分割成多个更短的增量(“绘制”“修改”“分割”)。如果要将连接线定义为桁架单元,请不要分割该线。

执行刚性辐条连接的步骤

请考虑图 1(b) 中的模型,它将利用梁单元跨度,而非所有实体几何体。通常,由于单元的相对短小性及其数量,因而端点连接相当刚性。因此,对所有线单元使用相同的部件、材料和梁单元横截面,这通常可以接受。但是,在“结果”环境中以三维形式进行可视化时,辐条将显示为横截面与跨越梁相同的虚拟实体。这种效应不适用于演示图像。尽管您可以选择各个作为辐条的线单元并使其不可见,但有一种更好的解决方案可用于“线性”分析。理想情况下,辐条应将相邻部件刚性连接到跨越梁单元的端点。以下修改不仅会在每个跨度端处生成刚性连接,而且还会消除组成辐条的线单元三维可视化。

与相邻部件建立刚性连接(适用于线性分析):

  1. 当使用“形心创建”创建连接时,请为所有三个项目(主辐条、次辐条和连接线)指定唯一且未使用的部件编号。
    注: 刚性单元部件必须包含一个主节点(在本例中,为形心)以及一个或多个从属节点。因此,主辐条和次辐条不得位于相同的部件编号上。
  2. 在主辐条部件的“单元类型”标题上单击鼠标右键,然后选择“刚性”
  3. 在次辐条部件的“单元类型”标题上单击鼠标右键,然后选择“刚性”
  4. 打开这两个刚性部件的“单元定义”对话框,然后单击“确定”接受默认参数。
  5. 根据需要设置连接线部件的单元类型(梁、桁架、管道、热杆或传动器)、单元定义和材料。
  6. 如果连接线部件为梁单元,请选择直线(“选择”“选择”“直线”),然后将其分割为多段(“绘制”“修改”“分割”)。此操作将提供沿梁长度方向的多个应力和位移计算点。

与相邻部件建立“刚性”连接(对于非线性分析):

刚性单元不适用于非线性结构分析。但是,为辐条指定的单元的行为方式可能接近刚性。此外,由于辐条的相对短小性及其数量,因而出现了此情形。为进一步提高刚性,需要为辐条指定硬横截面和/或硬材料。

对于辐条和接头而言,无论是使用相同的横截面还是唯一的横截面,都要为连接线指定唯一的部件编号。只要连接线具有不同的部件编号,两组辐条就可以属于相同的部件编号。在“结果”环境中,将禁用一个(或多个)辐条部件的三维可视化。只有连接/跨越梁才会以三维形式可视化。