ANSYS-耦合及約束方程講義

耦合和約束方程第17章3.耦合和約束方程正如自由度約束能約束模型中確定的節(jié)點一樣，耦合和約束方程可以建立節(jié)點間的位移關系。本章主要討論何時需要建立、怎樣建立節(jié)點間的耦合和約束方程。主要內容:A.耦合B.約束方程C.專題January30,2001耦合和約束方程

A.耦合耦合是使一組節(jié)點具有相同的自由度值.除了自由度值是由求解器計算而非用戶指定外，與約束相類似。例如:如果節(jié)點1和節(jié)點2在UX方向上耦合，

求解器將計算節(jié)點1的UX值并簡單地把該值賦值給節(jié)點2的UX。一個耦合設置是一組被約束在一起，有著同一方向的節(jié)點(即一個自由度)。一個模型中可以定義多個耦合，但一個耦合中只能包含一個方向的自由度。January30,2001耦合和約束方程

...耦合一般應用:施加對稱條件無摩擦界面鉸接January30,2001耦合和約束方程

...耦合施加對稱條件耦合自由度常被用來施加移動或循環(huán)對稱性條件。這可以保證平面截面依然是平面。例如：-對圓盤扇區(qū)模型(循環(huán)對稱),應使兩個對稱邊界上的對應節(jié)點在各個自由度上耦合。對鋸齒形模型的半齒模型(平移對稱),應使一個邊上的節(jié)點在各自由度上耦合關于此邊對稱

這些節(jié)點的所有自由度都要耦合January30,2001耦合和約束方程

...耦合無摩擦界面如果滿足下列條件，則可用耦合自由度模擬接觸面。表面保持接觸幾何線性分析(小變形)忽略摩擦在兩個面上，節(jié)點是一一對應的通過耦合垂直于接觸面的重合節(jié)點來模擬接觸面。XY在UY方向耦合每對節(jié)點January30,2001耦合和約束方程

...耦合鉸接耦合可用來模擬鉸接，如：萬向節(jié)、鉸鏈借助力矩釋放可模擬鉸接:

只耦合連接節(jié)點間的位移自由度，不耦合旋轉自由度例如,下圖中，

若A處重合兩節(jié)點在UX、UY方向上耦合，旋轉不耦合，則A連接可模擬成鉸接。重合節(jié)點，為了看清分開顯示AJanuary30,2001耦合和約束方程

...耦合怎樣創(chuàng)建耦合設置根據使用不同，可用多種方法進行耦合設置.將節(jié)點進行同方向耦合:選擇所需要的設置。接著使用

CP命令或

orPreprocessor>Coupling/Ceqn>CoupleDOFs.例如,cp,,ux,all是把所有選擇節(jié)點在UX方向上耦合。January30,2001耦合和約束方程

...耦合同一位置節(jié)點間的耦合:首先確保所有要耦合的節(jié)點都被選擇。接著使用命令

CPINTF

或

Preprocessor>Coupling/Ceqn>CoincidentNodes.例如,cpintf,uy

同一位置的所有節(jié)點在UY上耦合(包含0.0001的缺省誤差)。January30,2001耦合和約束方程

...耦合不在同一位置節(jié)點間的耦合,如循環(huán)對稱:首先確保所有要耦合的節(jié)點都被選擇。然后使用命令

CPCYC

或

Preprocessor>Coupling/Ceqn>OffsetNodes.例如,cpcyc,all,,1,0,30,0

把圓心角相差30o的對應節(jié)點的各自由度進行耦合(注：當前KCN選項是總體柱坐標系）January30,2001耦合和約約束方程程...耦合記憶要點點:耦合中的的自由度度方向(UX,UY,等)是節(jié)點坐坐標系中中的方向向.求解器只只保留耦耦合中的的第一個個自由度度，并把把它作為為主自由由度，而而不保留留其余自自由度.施加在耦耦合節(jié)點點上的載載荷（在在耦合自自由度方方向）求求和后作作用在主主節(jié)點上上.耦合自由由度上的的約束只只能施加加在主節(jié)節(jié)點上.January30,2001耦合和約約束方程程...耦合演示:恢復文件件sector.db并求解(無耦合自自由度)設置RSYS=1，畫出SXY.注意無耦耦合時的的“梁”特特性.顯示擴展展繪圖(使用EXPAND12的工具按按鈕),然后后關閉擴擴展進入前處理PREP7，，使用cpcyc命令耦合合節(jié)點(Coupling/Ceqn>OffsetNodes…>KCN=1,DY=30)求解設置RSYS=1，，畫出SXY顯示擴展展的圖形形改變DSCALE=1,重新畫圖圖January30,2001耦合和約約束方程程B.約束方程程約束方程程定義了節(jié)節(jié)點自由由度間的的線性關關系。若兩個自自由度耦耦合,它它們的簡簡單關關系是是UX1=UX2.約束方方程是是耦合合的更更一般般形式式，允允許寫寫諸如如UX1+3.5*UX2=10.0的約束束方程程.在一個個模型型中可可以定定義任任意多多個約約束方方程。。另外，，一個個約束束方程程可以以包含含任意意數量量的節(jié)節(jié)點和和自由由度的的集合合。約約束方方程的的一般般形式式是:Coef1*DOF1+Coef2*DOF2+Coef3*DOF3+...=ConstantJanuary30,2001耦合和和約束束方程程...約束方方程一般應應用于于:連接不不同的的網格格連接不不同類類型的的單元元建立剛剛性區(qū)區(qū)過盈裝裝配January30,2001耦合和和約束束方程程...約束方方程連接不不同的的網格格兩個已已劃分分網格格的實實體部部分在在某個個面相相連接接，若若它們們的節(jié)節(jié)點不不相同同，可可以通通過建建立約約束方方程來來建立立連接接.處理此此類情情況最最容易易的方方法是是使用用CEINTF命令(Preprocessor>Coupling/Ceqn>AdjacentRegions).首先選選擇網網格劃劃分較較細的的對象象的節(jié)節(jié)點和和另一一方的的單元元.自動計計算所所有必必要的的系數數和常常數.適合于于實體體單元元對實實體單單元,2-D或3-D.January30,2001耦合和和約束束方程程...約束方方程連接不不同類類型的的單元元如果需需要連連接自自由度度集不不同的的單元元類型型，則則要求求寫出出約束束方程程以便便于從從一類類單元元向另另一類類單元元傳遞遞載荷荷:梁與實實體或或垂直直于殼殼的梁梁殼與實實體等.本內容容典型型的命命令是是：CE命令(Preprocessor>Coupling/Ceqn>ConstraintEqn)January30,2001耦合和和約束束方程程...約束方方程建立剛剛性區(qū)區(qū)約束方方程通通常被被用來來模擬擬剛性性區(qū)。。作用在在節(jié)點點（主主節(jié)點點）上上的載載荷將將被恰恰當地地分配配到剛剛性區(qū)區(qū)的其其它節(jié)節(jié)點上上。使用CERIG命令(或Preprocessor>Coupling/Ceqn>RigidRegion).January30,2001耦合和和約束束方程程...約束