Ansys 耦合和约束方程

1、耦合和约束方程,第 17章,3. 耦合和约束方程,正如自由度约束能约束模型中确定的节点一样，耦合和约束方程可以建立节点间的位移关系。 本章主要讨论何时需要建立、怎样建立节点间的耦合和约束方程。 主要内容: A. 耦合 B. 约束方程 C. 专题,January 30, 2001,耦合和约束方程A. 耦合,耦合是使一组节点具有相同的自由度值. 除了自由度值是由求解器计算而非用户指定外，与约束相类似。 例如:如果节点1和节点2在UX方向上耦合， 求解器将计算节点1的UX值并简单地把该值赋值给节点2的UX。 一个耦合设置是一组被约束在一起，有着同一方向的节点 (即一个自由度)。 一个模型中可以定义多

2、个耦合，但一个耦合中只能包含一个方向的自由度。,January 30, 2001,耦合和约束方程.耦合,一般应用: 施加对称条件 无摩擦界面 铰接,January 30, 2001,耦合和约束方程.耦合,施加对称条件 耦合自由度常被用来施加移动或循环对称性条件。这可以保证平面截面依然是平面。例如： -对圆盘扇区模型 (循环对称),应使两个对称边界上的对应节点在各个自由度上耦合。 对锯齿形模型的半齿模型 (平移对称),应使一个边上的节点在各自由度上耦合,关于此边对称,这些节点的所有 自由度都要耦合,January 30, 2001,耦合和约束方程.耦合,无摩擦界面 如果满足下列条件，则可用耦合自

3、由度模拟接触面。 表面保持接触 几何线性分析 (小变形) 忽略摩擦 在两个面上，节点是一一对应的 通过耦合垂直于接触面的重合节点来模拟接触面。,January 30, 2001,耦合和约束方程.耦合,铰接 耦合可用来模拟铰接，如：万向节、铰链 借助力矩释放可模拟铰接: 只耦合连接节点间的位移自由度，不耦合旋转自由度 例如,下图中， 若A处重合两节点在UX、UY方向上耦合，旋转不耦合，则A连接可模拟成铰接。,January 30, 2001,耦合和约束方程.耦合,怎样创建耦合设置 根据使用不同，可用多种方法进行耦合设置. 将节点进行同方向耦合: 选择所需要的设置。 接着使用 CP命令或 or P

4、reprocessor Coupling/Ceqn Couple DOFs. 例如, cp,ux,all 是把所有选择节点在UX方向上耦合。,January 30, 2001,耦合和约束方程.耦合,同一位置节点间的耦合: 首先确保所有要耦合的节点都被选择。 接着使用命令 CPINTF 或 Preprocessor Coupling/Ceqn Coincident Nodes. 例如, cpintf,uy 同一位置的所有节点在UY上耦合 (包含 0.0001的缺省误差)。,January 30, 2001,耦合和约束方程.耦合,不在同一位置节点间的耦合,如循环对称: 首先确保所有要耦合的节点都被

5、选择。 然后使用命令 CPCYC 或 Preprocessor Coupling/Ceqn Offset Nodes. 例如, cpcyc,all,1, 0,30,0 把圆心角相差 30的对应节点的各自由度进行耦合 (注：当前KCN选项是总体柱坐标系）,January 30, 2001,耦合和约束方程.耦合,记忆要点: 耦合中的自由度方向 (UX, UY, 等)是节点坐标系中的方向. 求解器只保留耦合中的第一个自由度，并把它作为主自由度，而不保留其余自由度. 施加在耦合节点上的载荷（在耦合自由度方向）求和后作用在主节点上. 耦合自由度上的约束只能施加在主节点上.,January 30, 200

6、1,耦合和约束方程.耦合,演示: 恢复文件 sector.db 并求解 (无耦合自由度) 设置 RSYS=1 ，画出SXY. 注意无耦合时的 “梁” 特性. 显示扩展绘图 (使用 EXPAND12的工具按钮), 然后关闭扩展 进入前处理PREP7 ，使用cpcyc命令耦合节点(Coupling/Ceqn Offset Nodes KCN = 1, DY = 30) 求解 设置 RSYS=1，画出 SXY 显示扩展的图形 改变 DSCALE=1,重新画图,January 30, 2001,耦合和约束方程B. 约束方程,约束方程定义了节点自由度间的线性关系。 若两个自由度耦合, 它们的简单关系是

7、UX1 = UX2. 约束方程是耦合的更一般形式，允许写诸如 UX1 + 3.5*UX2 = 10.0的约束方程. 在一个模型中可以定义任意多个约束方程。 另外，一个约束方程可以包含任意数量的节点和自由度的集合。约束方程的一般形式是: Coef1 * DOF1 + Coef2 * DOF2 + Coef3 * DOF3 + . = Constant,January 30, 2001,耦合和约束方程.约束方程,一般应用于: 连接不同的网格 连接不同类型的单元 建立刚性区 过盈装配,January 30, 2001,耦合和约束方程.约束方程,连接不同的网格 两个已划分网格的实体部分在某个面相连接，

8、若它们的节点不相同，可以通过建立约束方程来建立连接. 处理此类情况最容易的方法是使用 CEINTF 命令(Preprocessor Coupling/Ceqn Adjacent Regions).,首先选择网格划分较细的对象的节点和另一方的单元. 自动计算所有必要的系数和常数. 适合于实体单元对实体单元, 2-D 或 3-D.,January 30, 2001,耦合和约束方程.约束方程,连接不同类型的单元 如果需要连接自由度集不同的单元类型，则要求写出约束方程以便于从一类单元向另一类单元传递载荷: 梁与实体或垂直于壳的梁 壳与实体 等. 本内容典型的命令是： CE 命令 (Preprocessor Coupling/Ceqn Constraint Eqn),January 30, 2001,耦合和约束方程.约束方程,建立刚性区 约束方程通常被用来模拟刚性区。 作用在节点（主节点）上的载荷将被恰当地分配到刚性区的其它节点上。 使用CERIG 命令(或 Preprocessor Coupling/Ceqn Rigid Region).,January 30, 2001,耦合和约束方程