耦合和约束方程

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Inventory#001443,3-,INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2,Training Manual,耦合和约束方程,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,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个耦合，但,一个耦合中只能包含一个方向的自由度。,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,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,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。,X,Y,在,UY,方向耦合,每对节点,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。,重合节点，为了看清,分开显示,A,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,Preprocessor Coupling/Ceqn Couple DOFs,.,例如,cp,ux,all,是把所有选择节点在,UX,方向上耦合。,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,)。,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）,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,.,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,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,UX1=UX2,.,约束方程是耦合的更一般形式，允许写诸如,UX,1,+3.5*UX,2,=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,:,Coef,1,*DOF,1,+Coef,2,*DOF,2,+Coef,3,*DOF,3,+.=Constant,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,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，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.,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,),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,).,耦合和约束方程,.,约束方程,过盈装配,同接触耦合相类似，但在两界面间允许有过盈量或间隙,.,典型方程,:,0.01=,UX(node 51)-UX(node 251),耦合和约束方程,C.,专题,耦合和约束方程练习,