段（负载和约束）参考

段表示部件表面、曲线或点集合上的负载或约束。所有段都显示在 [固体/壳区域] > 段节点下。

激活固体应力物理模型时将自动创建段节点。应用机械负载和应用约束章节中提供了有关创建和设置段以定义负载和约束的说明。

段管理器属性

段: 显示为区域创建的段数（只读）。

段管理器右键单击操作

创建段

在段节点下添加段。可以在三类段之间进行选择：

面分段 - 可用于在部件表面上应用负载或约束。
曲线段 - 可用于在部件曲线上应用负载或约束。此选项不兼容薄体网格生成器，因为此网格生成器不保留部件曲线的边。
点分段 - 可用于在部件点上应用负载或约束。

对于固体区域，可以根据分析要求创建任意数量的段。

新建组

可用于给段分组。此选项可在段节点下添加 [新组] 节点。可以使用拖放操作将段移到组中。要将段移回其原始位置并删除组，右键单击该组节点，然后选择取消分组。

分组依据

根据指定条件将段划分到子文件夹中：

物理条件 - 将共享相同物理条件的段分成一组。
物理值 - 将共享相同物理值的段分成一组。
类 - 根据类（表面、曲线或点）给段分组。
表面 - 根据关联部件表面对段分组。
曲线 - 根据关联部件曲线对段分组。
点 - 根据关联部件点对段分组。
类型 - 根据类型（负载或约束）给段分组。

段属性

索引

指定用于标识段的不重复编号（只读）。

活动

停用后，Simcenter STAR-CCM+ 停用段。不能更改已停用段的设置。对于已分组的段，[组] 节点上的活动属性控制整个组的状态。

表面

适用于面分段，可指定应用负载或约束的部件表面。

曲线

适用于曲线分段，可指定应用负载或约束的部件曲线。

点

适用于点分段，可指定应用负载或约束的部件点。

类型

指定段是表示负载还是约束条件。

属性值	激活
加载可用于在选定表面、曲线或点上应用负载。	`固体应力负载` 请参见固体应力负载。
约束可用于在选定表面、曲线或点上应用约束。	`固体应力约束` 请参见固体应力约束。

段条件和值

通过设置段的物理条件和值来定义负载和约束。

固体应力负载

指定应用于为段选择的部件实体的负载类型。可以指定表面上的力、压力和牵引力、曲线上的力和线负载（每单位长度的力）和点上的节点力。定义表面或曲线负载时，Simcenter STAR-CCM+ 使用适当的形状函数，通过将负载集成到为段选择的表面或曲线上的每个单元面或边上来获取相应的节点力。定义点负载时，Simcenter STAR-CCM+ 会直接在分配给段的部件点上应用节点力。

方法	激活的值和条件
力适用于表面段、曲线段和点分段。将负载指定为力场。	力使用选择的坐标系设为矢量。表面段：Simcenter STAR-CCM+ 将指定的力矢量转换为均匀的表面拉力。建议使用常数法指定力。需谨慎使用其他方法。为了将指定的力转换为表面拉力，Simcenter STAR-CCM+ 会将力除以分配给段的所有表面的总面积。计算的拉力将均匀地应用于每个表面，无论表面的局部方向如何。应用的负载（即，为段指定的节点负载总和）并不完全等于衍生自场函数或表格数据等力的总和。尤其是，力并非应用于表面上所有节点的节点负载。曲线段：Simcenter STAR-CCM+ 跨曲线段将指定的力矢量转换为均匀的线负载（每单位长度的力）。建议使用常数法指定力。点分段：Simcenter STAR-CCM+ 在指定部件点的每个点处应用指定的力。
压力适用于面分段。将负载指定为压力场，这等同于为切向分量等于零的表面拉力指定法向分量。	`表面载荷线性化` 当固体物理连续体中非线性几何模型处于活动状态时可用。请参见非线性几何模型参考。 `载荷处理` 指定如何处理固体单元面处的压力和拉力场。仅当段的表面的这些场在空间上发生变化时（即，当使用除常数以外的方法指定压力/拉力分布时），才设置此选项。可用选项如下：已填充 - 将压力/拉力场处理为在单元面上恒定，并计算面形心处的场值。平滑 - 将压力/牵引场视为跨单元面线性变化。对于使用常数方法定义的压力/拉力分布，已填充和平滑选项等效。压力设为标量场。沿表面法向应用压力负载。正值对应于压缩负载，而负值对应于拉伸负载。
拉力适用于面分段。将负载指定为拉力场。	`表面载荷线性化` 当固体物理连续体中非线性几何模型处于活动状态时可用。请参见表面载荷线性化。 `载荷处理` 请参见载荷处理。拉力使用选择的坐标系设为矢量。
线负载适用于曲线段。将负载指定为每单位长度的力。	`载荷处理` 指定如何处理固体单元边处的线载荷场。仅当这些场沿段的曲线在空间上发生变化时（即当使用除常数外的方法指定线载荷时）才设置此选项。可用选项如下：已填充 - 将场处理为沿单元边恒定，并计算边形心处的场值。平滑 - 将场处理为跨单元边线性变化。对于使用常数方法定义的载荷，已填充和平滑选项等效。线负载每单位长度的力，使用选择的坐标系设为矢量。

固体应力约束

指定应用于为段选择的部件实体的约束类型。Simcenter STAR-CCM+ 在为段选择的部件实体（表面、曲线或点）上的每个网格节点处应用约束。

为了避免冲突，不要在与对称边界关联的部件表面上规定非零法向位移。请参见对称平面。

适用于固体单元的这些选项不会指定旋转。

方法	对应的物理值节点
固定适用于表面段、曲线段和点分段。对于固体区域，设置位移场的分量。对于壳区域，将中面位移和旋转的分量设为零。这样可以防止相应的部件表面、部件曲线或部件点沿任何方向移动。	无
位移适用于表面段、曲线段和点分段。可用于指定位移场的分量。如果所有分量的值都设为零，则此方法等同于固定方法。对于连续壳体，除非将旋转指定设为固定，否则将对中面应用位移。	位移使用选择的坐标系设为矢量。可以使用复合方法选择要约束的分量（使用位移 > 复合节点的属性）。所有其他方法将约束所有分量。
法向位移适用于面分段。可用于指定选定部件表面的法向位移场分量。将法向位移设为零可防止部件表面沿法向移动。法向位移约束适用于平表面或圆柱表面，不建议将其用于自由弯曲的表面。对单精度几何使用法向位移选项可能会在平表面中引入微小凹凸，导致人工应力集中。一般情况下，建议为复合方法使用位移选项，并且固定位移的法向分量。如果表面与基准坐标系不对齐，则定义相应的局部坐标系。	法向位移设为标量场。将沿表面法向应用位移。正值产生拉伸反作用力，而负值产生压缩反作用力。
刚性接触适用于面分段。考虑固体表面与刚性障碍之间的接触。此类型的约束允许与刚性平整表面或曲面无摩擦接触。此方法不适用于壳区域。	接触间隙偏移用于指定固体表面与刚性障碍之间的几何接触间隙的附加偏移。正值会增加接触间隙，负值会减小接触间隙。激活其他物理条件： `强制执行接触约束` `接触线性化` `接触类型` `刚性接触障碍`
锁定当前变形适用于表面段、曲线段和点分段。用于将位移（固体区域）或中面位移（壳区域）和指定部件实体的旋转锁定为当前值。如果在任意阶段激活此设置，模拟将继续，而不会使指定的部件实体进一步变形。清除求解时，会将所有部件实体重置为其初始配置。	无
对称适用于表面段、曲线段和点分段。通过沿指定方向将位移设为零，以应用对称条件。此方法不适用于壳区域。	对称可用于指定相对于笛卡尔坐标系的对称方向（将位移设为零的方向）。如果已将运动应用于固体区域，则只能选择由运动管理的笛卡尔坐标系。
固定适用于壳区域上的曲线段和点段。将连续壳体的中面位移设为零，同时允许边自由旋转。	无

旋转指定

当固体应力约束条件设为位移时，可用于壳区域。用于定义在连续壳体上应用位移的位置，从而定义部件上的旋转约束。

固定 - 将位移应用于连续壳的前表面和后表面的曲线。这将约束中面处的旋转。
自由 - 将位移应用于中面曲线，使中面的边可以自由旋转。

强制执行接触约束

当固体应力约束条件设为刚性接触时可用。

方法	对应的物理值节点
惩罚可用于通过允许固体对障碍的穿透不符合物理规律来松弛接触的刚度。请参见惩罚方法。	惩罚接触强制执行可用于指定用于松弛接触刚度的惩罚参数。值较小会导致固体对平面的穿透较大、不符合物理规律。于无限刚性接触，惩罚参数趋于无穷大。但是，较大的值可能会导致收敛问题。有关如何估计惩罚参数的适当值的准则，请参见惩罚方法。
增广拉格朗日（Uzawa 算法）适用于具有较大惩罚参数和收敛问题的模拟。Uzawa 算法使用拉格朗日乘数法扩展惩罚方法（请参见 Uzawa 算法）。需要砂浆接触离散化。	惩罚接触强制执行用于指定在 Uzawa 增广中使用的惩罚参数设置。可用属性如下：惩罚参数 - 定义在对接触压力进行 Uzawa 增广时使用的初始惩罚参数。惩罚参数更新 - 允许 Simcenter STAR-CCM+ 在每个 Uzawa 增广步骤期间使用 Eqn. (4602) 中定义的条件更新惩罚参数。通过更新惩罚参数，可以加快模拟的收敛。惩罚参数上限 - 定义惩罚参数的最大值。一旦达到此值，惩罚参数不会进一步更新。当前惩罚参数 - 显示在 Uzawa 增广期间使用的当前惩罚参数。

方法

对应的物理值节点

惩罚: 可用于通过允许固体对障碍的穿透不符合物理规律来松弛接触的刚度。请参见惩罚方法。

惩罚接触强制执行: 可用于指定用于松弛接触刚度的惩罚参数。值较小会导致固体对平面的穿透较大、不符合物理规律。于无限刚性接触，惩罚参数趋于无穷大。但是，较大的值可能会导致收敛问题。有关如何估计惩罚参数的适当值的准则，请参见惩罚方法。

增广拉格朗日（Uzawa 算法）: 适用于具有较大惩罚参数和收敛问题的模拟。Uzawa 算法使用拉格朗日乘数法扩展惩罚方法（请参见 Uzawa 算法）。; 需要砂浆接触离散化。

惩罚接触强制执行

用于指定在 Uzawa 增广中使用的惩罚参数设置。可用属性如下：

惩罚参数 - 定义在对接触压力进行 Uzawa 增广时使用的初始惩罚参数。
惩罚参数更新 - 允许 Simcenter STAR-CCM+ 在每个 Uzawa 增广步骤期间使用 Eqn. (4602) 中定义的条件更新惩罚参数。通过更新惩罚参数，可以加快模拟的收敛。
惩罚参数上限 - 定义惩罚参数的最大值。一旦达到此值，惩罚参数不会进一步更新。
当前惩罚参数 - 显示在 Uzawa 增广期间使用的当前惩罚参数。

接触离散化

用于定义方法以计算固体表面和刚性障碍之间接触的虚功（请参见刚性接触间隙的离散化）。

QPTS - 使用正交点到曲面方法结合惩罚方法以数字方式计算虚功（请参见Eqn. (4591)）。
砂浆 - 生成接触压力的有限元离散化，以将节点接触压力表示为离散接触间隙的函数。这是通过将接触间隙投影到离散接触压力实现的（请参见Eqn. (4595)）。

如果 QPTS 方法导致收敛效果不佳，则使用砂浆方法。砂浆离散化方法可以通过确保接触约束的数量与接触自由度的数量相匹配来改进收敛。但是，与 QPTS 方法相比，每次迭代的计算时间会增加。

接触线性化

当固体应力约束条件设为刚性接触时可用。激活时，会影响包含刚性表面的模拟的收敛。可用设置如下：

完整 - 对接触进行线性化以实现二次收敛，这可能会降低稳健性。
部分 - 对接触执行不完整线性化以实现线性收敛。模拟更为稳健。

接触面的曲率会影响最接近的点投影。如果未考虑这些影响，则生成的切线矩阵将不完整，从而导致线性收敛。要实现二次收敛，将考虑接触面曲率，并且对切线矩阵的接触贡献将是接触残差的一致线性化。

接触类型

当固体应力约束条件设为刚性接触时可用。自动设为无摩擦。

刚性接触障碍

当固体应力约束条件设为刚性接触时可用。

方法	对应的物理值节点
平面刚性障碍为无限平面。	刚性接触平面可用于通过指定相对于坐标系的原点和表面法向来定义平面障碍。
圆柱体刚性障碍是实心或空心圆柱体，其横截面形状可以是圆形或椭圆。	刚性接触圆柱体用于通过指定相对于坐标系的横截面和半径来定义圆柱障碍。
网格化几何部件刚性障碍为几何部件。	网格化几何部件用于定义几何部件，其细分表面形成刚性障碍表面。对于选定的个部件，还可以指定刚性运动。可用属性如下：网格化几何部件 - 指定几何部件。可以选择不属于固体区域的形状部件或 CAD 部件，或导入的 CAE 模型。选定部件的网格化表面必须闭合。如果选择壳部件，则指定方向，使壳的前表面朝向固体区域。由于网格化表面由平整三角形组成，因此刚性接触表面的四边形单元将拆分成两个三角形小平面。刚性运动 - 使用刚性运动定义接触障碍物的位移。刚性运动仅在接触计算中考虑在内，不会影响最新表面表示。

段图标会随段类、类型和设置而变化：

点负载（力）
点约束（固定）
点约束（位移）
曲线负载（力）
曲线负载（线负载）
曲线约束（固定）
曲线约束（位移）
表面负载（力）
表面负载（拉力）
表面负载（压力）
表面约束（固定）
表面约束（位移）
表面约束（法向位移）
表面约束（刚性接触）
表面、曲线和点约束（对称）

方法	激活的值和条件
力适用于表面段、曲线段和点分段。将负载指定为力场。	力使用选择的坐标系设为矢量。表面段：Simcenter STAR-CCM+ 将指定的力矢量转换为均匀的表面拉力。建议使用常数法指定力。需谨慎使用其他方法。为了将指定的力转换为表面拉力，Simcenter STAR-CCM+ 会将力除以分配给段的所有表面的总面积。计算的拉力将均匀地应用于每个表面，无论表面的局部方向如何。应用的负载（即，为段指定的节点负载总和）并不完全等于衍生自场函数或表格数据等力的总和。尤其是，力并非应用于表面上所有节点的节点负载。曲线段：Simcenter STAR-CCM+ 跨曲线段将指定的力矢量转换为均匀的线负载（每单位长度的力）。建议使用常数法指定力。点分段：Simcenter STAR-CCM+ 在指定部件点的每个点处应用指定的力。
压力适用于面分段。将负载指定为压力场，这等同于为切向分量等于零的表面拉力指定法向分量。	`表面载荷线性化` 当固体物理连续体中非线性几何模型处于活动状态时可用。请参见非线性几何模型参考。 `载荷处理` 指定如何处理固体单元面处的压力和拉力场。仅当段的表面的这些场在空间上发生变化时（即，当使用除常数以外的方法指定压力/拉力分布时），才设置此选项。可用选项如下：已填充 - 将压力/拉力场处理为在单元面上恒定，并计算面形心处的场值。平滑 - 将压力/牵引场视为跨单元面线性变化。对于使用常数方法定义的压力/拉力分布，已填充和平滑选项等效。压力设为标量场。沿表面法向应用压力负载。正值对应于压缩负载，而负值对应于拉伸负载。
拉力适用于面分段。将负载指定为拉力场。	`表面载荷线性化` 当固体物理连续体中非线性几何模型处于活动状态时可用。请参见表面载荷线性化。 `载荷处理` 请参见载荷处理。拉力使用选择的坐标系设为矢量。
线负载适用于曲线段。将负载指定为每单位长度的力。	`载荷处理` 指定如何处理固体单元边处的线载荷场。仅当这些场沿段的曲线在空间上发生变化时（即当使用除常数外的方法指定线载荷时）才设置此选项。可用选项如下：已填充 - 将场处理为沿单元边恒定，并计算边形心处的场值。平滑 - 将场处理为跨单元边线性变化。对于使用常数方法定义的载荷，已填充和平滑选项等效。线负载每单位长度的力，使用选择的坐标系设为矢量。

方法	对应的物理值节点
固定适用于表面段、曲线段和点分段。对于固体区域，设置位移场的分量。对于壳区域，将中面位移和旋转的分量设为零。这样可以防止相应的部件表面、部件曲线或部件点沿任何方向移动。	无
位移适用于表面段、曲线段和点分段。可用于指定位移场的分量。如果所有分量的值都设为零，则此方法等同于固定方法。对于连续壳体，除非将旋转指定设为固定，否则将对中面应用位移。	位移使用选择的坐标系设为矢量。可以使用复合方法选择要约束的分量（使用位移 > 复合节点的属性）。所有其他方法将约束所有分量。
法向位移适用于面分段。可用于指定选定部件表面的法向位移场分量。将法向位移设为零可防止部件表面沿法向移动。法向位移约束适用于平表面或圆柱表面，不建议将其用于自由弯曲的表面。对单精度几何使用法向位移选项可能会在平表面中引入微小凹凸，导致人工应力集中。一般情况下，建议为复合方法使用位移选项，并且固定位移的法向分量。如果表面与基准坐标系不对齐，则定义相应的局部坐标系。	法向位移设为标量场。将沿表面法向应用位移。正值产生拉伸反作用力，而负值产生压缩反作用力。
刚性接触适用于面分段。考虑固体表面与刚性障碍之间的接触。此类型的约束允许与刚性平整表面或曲面无摩擦接触。此方法不适用于壳区域。	接触间隙偏移用于指定固体表面与刚性障碍之间的几何接触间隙的附加偏移。正值会增加接触间隙，负值会减小接触间隙。激活其他物理条件： `强制执行接触约束` `接触线性化` `接触类型` `刚性接触障碍`
锁定当前变形适用于表面段、曲线段和点分段。用于将位移（固体区域）或中面位移（壳区域）和指定部件实体的旋转锁定为当前值。如果在任意阶段激活此设置，模拟将继续，而不会使指定的部件实体进一步变形。清除求解时，会将所有部件实体重置为其初始配置。	无
对称适用于表面段、曲线段和点分段。通过沿指定方向将位移设为零，以应用对称条件。此方法不适用于壳区域。	对称可用于指定相对于笛卡尔坐标系的对称方向（将位移设为零的方向）。如果已将运动应用于固体区域，则只能选择由运动管理的笛卡尔坐标系。
固定适用于壳区域上的曲线段和点段。将连续壳体的中面位移设为零，同时允许边自由旋转。	无

方法	对应的物理值节点
平面刚性障碍为无限平面。	刚性接触平面可用于通过指定相对于坐标系的原点和表面法向来定义平面障碍。
圆柱体刚性障碍是实心或空心圆柱体，其横截面形状可以是圆形或椭圆。	刚性接触圆柱体用于通过指定相对于坐标系的横截面和半径来定义圆柱障碍。
网格化几何部件刚性障碍为几何部件。	网格化几何部件用于定义几何部件，其细分表面形成刚性障碍表面。对于选定的个部件，还可以指定刚性运动。可用属性如下：网格化几何部件 - 指定几何部件。可以选择不属于固体区域的形状部件或 CAD 部件，或导入的 CAE 模型。选定部件的网格化表面必须闭合。如果选择壳部件，则指定方向，使壳的前表面朝向固体区域。由于网格化表面由平整三角形组成，因此刚性接触表面的四边形单元将拆分成两个三角形小平面。刚性运动 - 使用刚性运动定义接触障碍物的位移。刚性运动仅在接触计算中考虑在内，不会影响最新表面表示。