关于Gap单元

您好：

对于您所描述的问题，可以用MARC中的gap单元来实现。

Gap单元可以模拟结构之间两节点间的接触、摩擦和间隙等连接关系。

1、间隙单元属性的定义菜单

2、间隙单元的自由度

如图，间隙单元有4个“节点”，其中节点1和4为连接两个部件的真实节点，节点2和3为计算通过Gap单元力及摩擦力的节点，节点2和节点3并不需要在建模的时候体现出来，因此，可以认为是“虚”节点。

建模的方法：只需要在MESH GENERATION里面，选择两连接部位的两个端节点（节点1和4），建立一维单元，并且在GEOMETRY PROPERTIES里定义GAP单元的属性即可，不需要赋予材料属性。

各节点的自由度分配如下：

节点1和节点4：两个自由度X和Y向的平动自由度

节点2：1个自由度，即沿连接方向传递的力，F n，传力的方向根据两种方式来定义：

Fixed Directions：指定的方向，通过手工输入力与整体坐标系的方向余弦值来确定传力的方向。对应的菜单为GAP DIRECTION X, GAP DIRECTION Y, GAP DIRECTION Z. 如力的方向指定为沿X方向，那么输入的值依次为1，0，0，那么，计算时程序只会在X方向传力。

如果三个参数全部为零，那么方向为1、4节点初始坐标连线的方向，以后虽然网格发生变化，1、4节点坐标变了，力的方向依然不会变化。

True Directions：力的方向为连接两节点向量方向。力的方向会随着节点位置的变化而变化

节点3：1~3个自由度，即X，Y，Z方向或者连接法向的摩擦力F，。同节点2，其方向也有fixed direction 和True Directions，且含义同上；不同的是：1）定义的菜单为Friction Direction X, Friction Direction Y, Friction Direction Z; 2) 对于True Direction，方向与节点2力的方向垂直。

fixed direction 和True Directions的另外一个最重要的区别是：fixed direction根据两连接节点的相对位移来判断，而True dierection根据两连接节点的相对位置来判断，见下一节

至于是选择Fixed Direction还是选择True Direction，需要根据不同的问题来；对于一个模型，

1）如果我们只需考虑连接部位在某一个固定方向的连接刚度，可以选择Fixed Direction；Fixed Direction也经常应用于一个物体和平板的连接分析中；

2）如果我们需要考虑接触各个方向的连接刚度，那么最好选择True Direction，True Direction也经常以用于物体和曲面的连接分析中

3、Fixed Direction和True Direction的其他参数

对于Fixed Direction，需要定义Closure Distance，该值可正可负，都代表在我们指定的方向上（如<1,0,0>）,两连接节点的相对位移（(u1?u4)?n≤u closure不超过该值；不同的是，如果我们输入负值，那么第零增量步时就保持该距离；

对于True Directions，需要定义间隙量d，即：Distance，该值必须为正，他代表在两连接节点方向上，两节点必须保持这样一个距离

如果我们选中Minimum，代表：两连接节点的距离不小于该值；

Maximum，代表：两连接节点的距离不大于该值

4、其他参数

除了上述参数，Gap单元还可以定义以下参数：

Friction Coefficient：两连接部件之间的摩擦系数

Stiffness in Gap Direction：连接部件在连接（Fixed Direction或者True Direction）方向的连接刚度，与接触时的法向刚度相似；该值为零，两物体刚性连接；

Stiffness in Friction Direction：连接部件在摩擦力（Fixed Direction或者True Direction的垂直方向）方向的连接刚度，与接触时的切向刚度相似；该值为零，两物体刚性连接；

Momentum Ratio：一般不定义，具体公式不详

Gap Condition Increment 0：

Open：第零增量步时，保持间隙

Closed：第零增量步时，间隙闭合，即两节点位置相距我们指定的值

您所描述的轴承结构：

不考虑滚珠的变形时，可以用Gap来定义，假设滚珠半径为38，那么我们只需连接两半球对角线上的节点，定义他们的距离不小于38（Minimum 38）即可。

计算结果（等效应力）如下：

MSC 李毅波