刚性体使用的时机

5.2.1　刚性体使用的时机

刚性体可以用于模拟非常坚硬的部件，这一部件可以是固定的或者是进行大的刚体运动。它还可以用于模拟在变形部件之间的约束，并且提供了指定某些接触相互作用的简便方法。

使模型的一部分成为刚性体有助于达到验证模型的目的。例如，在开发复杂的模型时，所有潜在的接触条件是难以预见的，可以将远离接触区域的单元包含在刚性体中，成为其中的一部分，从而获得更快的运行速度。当用户对模型和接触对的定义感到满意时，可以消除这些刚性体的定义，这样展现在模拟全过程中的就是一个可精确变形的有限元了。

将部分模型表示为刚性体而不是变形的有限单元体，其主要的优点在于计算效率。已经成为部分刚性体的单元不进行单元层次的计算。尽管需要某些计算工作以更新刚性体结点的运动和设置集中与分布载荷，但是在刚性体参考点处的最多6个自由度完全确定了刚性体的运动。

在ABAQUS/Explicit分析中，对于模拟结构中相对比较刚性的部分，若其中的波动和应力分布是不重要的，应用刚性体特别有效。在坚硬区域对单元的稳定时间增量估计可能导致非常小的整体时间增量，所以在坚硬区域应用刚性体代替可变形的有限单元，可以产生更大的整体时间增量。刚性体和部分刚性体的单元并不影响整体时间增量，也不会显著影响求解的整体精度。

在ABAQUS中，由解析刚性表面定义的刚性体相比离散的刚性体，可以节省一些计算成本。如在ABAQUS/Explicit中，因为解析刚性表面可以十分光滑，而离散刚性体本身有很多面，所以与解析刚性表面接触比与离散刚性体接触，在计算中产生的噪声较少。然而，只有有限的形状能够被定义为解析刚性表面。