N3约束耦合方程[25’]

1、2001年10月1日,M3-1,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),第三章耦合和约束方程,2001年10月1日,M3-2,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),在完成此章的学习之后，给出一个已经划分好网格的模型的数据库文件，我们应该能够使用耦合或约束方程来建立节点自由度之间的联系,Module Objective,第一讲 耦合 3-1.定义耦合设置 3-2.说明耦合的三种普遍应用. 3-3.采用3种不同的方法建立耦合关系. 第二讲 约束方程 3-4.定义“约束方程” 3-5.说明约束方程的四种普遍应用 3-6.采用四种不同的方法

2、生成约束方程.,Lesson Objectives,第三章 目标,2001年10月1日,M3-3,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),第一讲耦 合,2001年10月1日,M3-4,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),耦合设置,Objective,3-1.定义“耦合设置”,一个耦合设置是一组被约束在一起，有着相同大小，但值未知的自由度 耦合设置的特点： 只有一个自由度卷标如：ux,uy或temp 可含有任意节点数 任意实际的自由度方向ux在不同的节点上可能是不同的 主、从自由度的概念 加在主自由度上的载荷,Definition,

3、2001年10月1日,M3-5,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),耦合的一般应用,1.施加对称性条件： 耦合自由度常被用来实施移动或循环对称条件. 考虑在均匀轴向压力下的空心长圆柱体，此3D结构可用下面右图所示的2D轴对称模型表示.,x,y,x,y,1,2,3,4,5,11,12,13,14,15,由于结构的对称性，上面的一排结点在轴向上的位移应该相同,Objective,3-2.说明耦合的三种一般性应用.,2001年10月1日,M3-6,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),耦合的一般性应用（续）,2. 无摩擦的界面 如果满

4、足下列条件，则可用耦合自由度来模拟接触面: 表面保持接触, 此分析是几何线性的（小变形） 忽略摩擦 在两个界面上，节点是一一对应的. 通过仅耦合垂直于接触面的移动来模拟接触. 优点: 分析仍然是线性的 无间隙收敛性问题,2001年10月1日,M3-7,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),3.铰接 耦合可用来模拟力耦松弛松，例如铰链、无摩擦滑动器、万向节,耦合的一般性应用（续）,考虑一个2D的梁模型，每个节点上有三个自由度ux、uy和rotz，A点为一铰链连接。将同一位置节点的自由度ux、uy耦合起来。,1,2,A,节点1和节点2处于同一位置，但为于清楚起见，在

5、图上分开显示。.,为了模拟铰接，将同一位置两个节点的移动自由度耦合起来，而不耦合转动自由度,2001年10月1日,M3-8,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),耦合的一般性应用（续）,在循环对称切面上的对应位置实施自由度耦合。,用耦合施加循环对称性,2001年10月1日,M3-9,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),建立耦合关系,Objective,3-3.通过三种不同的办法建立耦合关系,进入人为地创建耦合关系的菜单路径: Main Menu: Preprocessor Coupling / Ceqn Couple DOFs,

6、2.单击OK,1.拾取将要耦合的结点,3.输入耦合设置参考号，选择自由度卷标.,4.单击OK.,2001年10月1日,M3-10,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),建立耦合关系（续）,在零偏移量的一组节点之间生成附加耦合关系: Main Menu: Preprocessor Coupling / Ceqn Gen w/Same Nodes,3.单击OK,1.输入现存耦合设置的参考号.,2.对每个设置指定新的自由度卷标.,2001年10月1日,M3-11,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),建立耦合关系（续）,在同一位置的节点

7、之间自动生成耦合关系: Main Menu: Preprocessor Coupling / Ceqn Coincident Nodes,1.指定自由度卷标.,2.指定节点位置的容差,3.单击OK,2001年10月1日,M3-12,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),练习用耦合关系来模拟接触,在此练习中，将用耦合/约束选项在两部分间产生耦合DOF设置来模拟接触问题,1.恢复数据库cpnorm.db1，并在图形窗口中画单元. 2.在重合节点的所有节点对上建立UY耦合关系 a.选择耦合重合的结点. b.拾取UY 3.求解并进行后处理,2001年10月1日,M3-1

8、3,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),练习耦合循环对称边界,Exercise,1.以作业名“cprot”进入ANSYS 2.恢复数据库文件“cprot.db1”并在图形窗口中画单元. 3.在总体柱坐标系下，生成具有Y的增量为30的节点复制件. a.将当前坐标系变为总体柱坐标系. b.在当前坐标系中，以Y30的增量拷贝所有的结点. 4.在同一位置的节点上生成适当的耦合关系. a.Choose couple coincident nodes. b.Choose All Appropriate. 5.不选择附在单元上的节点. a.选择entity,node att

9、ached to. b.选择unselect，并单击apply. 6.将新节点拷贝回原始位置 (DY=-30, INC=0).,在此练习中，由生成耦合DOF设置来模拟有循环对称性的模型的接触问题,2001年10月1日,M3-14,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),练习耦合循环对称边界（续）,a.以Y30的增量拷贝所有节点. b.对节点号增量输入0. 7.选择everythry 8.对所有处于同一位置的节点进行merge操作 a. Numbering controls Merge items. b.关掉警告信息. 9.将所有的节点坐标系转到总体柱坐标系 a.M

10、ain Menu: Preprocessor -Modeling- Move/Modify Rotate node CS to active CS. b.拾取all 10.求解并进行后处理.,2001年10月1日,M3-15,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),第二讲 约束方程,2001年10月1日,M3-16,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),约束方程,Objective,3-4.定义“约束方程”,约束方程定义节点自由度之间的线性关系 约束方程的特点 自由度卷标的任意组合. 任意节点号. 任意实际的自由度方向在不同的节点上

11、ux可能不同. 例 Constant = Coef1 * DOF1 + Coef2 * DOF2 + .,Definition,2001年10月1日,M3-17,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),约束方程的应用,1.连接不同的网格: 实体与实体的界面 2D或3D 相同或相似的单元类型 单元面在同一表面上，但结点 位置不重合,Objective,3-5.35说明约束方程的四种应用.,2001年10月1日,M3-18,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),约束方程的应用（续）,建立转动自由度和移动自由度之间的关系,2.连接不相似的

12、单元类型: 壳与实体 垂直于壳或实体的梁.,2001年10月1日,M3-19,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),3.建立刚性区 在某些特殊情况下，全刚性区给出了约束方程的另一种应用 全刚性区和部分刚性区的约束方程都可由程序自动生成,约束方程的应用（续）,2001年10月1日,M3-20,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),4.过盈装配 与接触耦合相似，但在两个界面之间允许有过盈量或穿透 典型方程: 0.01 = UX (node 51) - UX (node 251),约束方程的应用（续）,2001年10月1日,M3-21,

13、ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),建立约束方程的过程,Objective,3-6.采用四种不同的方法建立约束方程.,人工建立约束方程的菜单路径： Main Menu: Preprocessor Coupling / Ceqn Constraint Eqn,2.单击OK.,1.输入常数项，节点号，自由度卷标和方程系数.,2001年10月1日,M3-22,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),建立约束方程的过程（续）,以现有的约束方程为基础生成约束方程： 1.生成第一个约束方程: Main Menu: Preprocessor C

14、oupling / Ceqn Constraint Eqn. 2.生成其余的约束方程: Main Menu: Preprocessor Coupling/Ceqn Gen w/Same DOF.,生成的约束方程数.,现存约束方程中的节点增量,3.选择 OK,生成的约束方程的起始序号，终止序号和增量,2001年10月1日,M3-23,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),建立约束方程的过程（续）,通过“刚性区”来建立约束方程 Main Menu: Preprocessor Coupling / Ceqn Rigid Region 拾取将要连在一起的结点，然后单击O

15、K,1.选择将要使用的刚性区的类型（自由度设置）,2.单击OK,2001年10月1日,M3-24,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),建立约束方程的过程（续）,在相邻的区域生成约束方程： 1.从网格较密的区域中选择节点 2.从网格较稀的区域中选择单元. Main Menu: Preprocessor Coupling / Ceqn Adjacent Regions,3.指定容差，此容差作为单元区域中最小单元长度的比率.,5.单击OK,4.在约束方程中将要使用的自由度,2001年10月1日,M3-25,ANSYS培训教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),练习在蜗轮叶片上建立约束方程,Ex