ANSYS耦合与约束方程

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,September 01,2003,*,Introduction to ANSYS Part 2-Release 5.7(001129),耦合和约束方程,10/6/2024,1,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生成约束方程,.,Lesson,Objectives,目标,10/6/2024,2,第一讲,耦 合,10/6/2024,3,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,4,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3,D,结构可用下面右图所示的2,D,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,.,5,耦合的一般性应用（续）,2,.,无摩擦的界面,如果满足下列条件，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,6,3.,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2,D,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,7,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,8,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,Procedure,1.,2.,3.,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,.,9,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,Procedure,1.,2.,3.,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,.,10,建立耦合关系（续）,在同一位置的节点之间自动生成耦合关系,:,Main Menu:Preprocessor Coupling/Ceqn Coincident Nodes,Procedure,1.,2.,3.,1.,指定自由度卷标,.,2.,指定节点位置的容差,3.,单击,OK,11,第二讲 约束方程,10/6/2024,12,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,ux,可能不同,.,例,Constant=Coef,1,*DOF,1,+Coef,2,*DOF,2,+.,Definition,13,约束方程的应用,1.,连接不同的网格,:,实体与实体的界面,2,D,或3,D,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,.,14,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.,连接不相似的单元类型,:,壳与实体,垂直于壳或实体的梁,.,15,3.,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）,16,4.,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）,17,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,Procedure,1.,2.,3.,2.,单击,OK,.,1.,输入常数项，节点号，自由度卷标和方程系数,.,18,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 Coupling/Ceqn Constraint Eqn.,2.,生成其余的约束方程,:,Main Menu:Preprocessor Coupling/Ceqn Gen w/Same DOF.,Procedure,1.,2.,3.,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,19,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,OK,Procedure,1.,2.,3.,1.,选择将要使用的刚性区的类型（自由度设置）,2.,单击,OK,20,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,Procedure,1.,2.,3.,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,21,练习,在蜗轮叶片上建立约束方程,Exercise,在此练习中，将使用约束方程将具有不同单元类型和不同网格的两部分连接起来。这两部分分别是涡轮叶片段及叶片连接的基座,1.,恢复数据库文件（,eblade.db1）,并在图形窗口中显示单元,.,2.,选择基座上的单元（,mat2）,3.,选择叶片底面上的节点,a.,首先，,unselect,附在底座单元上的节点（接第2步）,4.,在所选的相邻区域生成约束方程,.,5.,选择,everything,6.,求解并进行后处理,.,Base,Blade,b.,然后，在位置,Z0,处,reselect,节点,22,