Inventor 應力分析 約束.3 無摩擦平面

無摩擦平面這一個約束條件名詞，

100個用Inventor的工程師看到，
應該會有99個人想這在講什麼玩意？？？

要說容易，其實就是用在“對稱平面上的約束條件”。

首先從設定的意義來看，
這個條件的作用是：
指定平面的法線方向位移為零，面的切線方向可以自由移動，
在應用上就是前面說的：可以作為用在對稱面上的約束條件。

所以難是難在“對稱”，
在早期的FEA應用上，對稱算是非常重要的，
主要原因有二：
1. 節省元素與節點數，降低對記憶體的使用與需求量
2. 對稱面的約束條件可以增加模擬的限制條件，使模擬更容易收斂，結果也會更準確

經常有在作FEA的工程師看模型第一件事，
應該都會先看有沒有對稱，
一看到有對稱的狀況應該都會很開心，
因為計算上的收斂性瞬間大幅提高。

所謂的對稱條件指得是模型上可以找到1或多個對稱平面，
在對稱平面兩側的形狀、約束、負載有鏡射關係，
這種鏡像的狀況使得對稱平面在法線方向不會產生位移的現象。

實務上機構元件設計上本來就會經常使用對稱設計，
用以平衡受力，避免轉矩造成意外的位移，
因此在模型中其實還真的經常可以找到對稱面，
尤其是一些軸件或軸固定件等。

以一個受壓或受拉的圓柱狀或矩形為例，
可以很容易找到通過軸心或形狀中心的兩個互相垂直的對稱面，
可以將模型以對稱面為基準，
除料留下四分之一的體積，
在移除材料後就會露出這兩個實體的對稱面，
在這兩個面上就可以設定“無磨擦平面”這個條件，
體積縮小為四分之一，如下圖示：

多了兩個對稱面法線方向無法移動的限制條件，
對電腦記憶體數量跟計算所需要的時間都有很大的幫助。