耦合和約束方程

1、中南大學(xué)中南大學(xué)工程軟件應(yīng)用工程軟件應(yīng)用2022-4-291耦合和約束方程中南大學(xué)中南大學(xué)工程軟件應(yīng)用工程軟件應(yīng)用2022-4-292耦 合中南大學(xué)中南大學(xué)工程軟件應(yīng)用工程軟件應(yīng)用3耦合設(shè)置Objective定義定義“耦合設(shè)置耦合設(shè)置”一個(gè)耦合設(shè)置是一組被約束在一起，有著相同大小，但值未知的自由度耦合設(shè)置的特點(diǎn)： 只有一個(gè)自由度卷標(biāo)如：ux,uy或temp 可含有任意節(jié)點(diǎn)數(shù) 任意實(shí)際的自由度方向ux在不同的節(jié)點(diǎn)上可能是不同的Definition中南大學(xué)中南大學(xué)工程軟件應(yīng)用工程軟件應(yīng)用4耦合的一般應(yīng)用1.施加對(duì)稱性條件： 耦合自由度常被用來實(shí)施移動(dòng)或循環(huán)對(duì)稱條件. 考慮在均勻軸向壓力下的空心長圓

2、柱體，此3D結(jié)構(gòu)可用下面右圖所示的2D軸對(duì)稱模型表示.xyxy123451112131415由于結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，上面的一排結(jié)點(diǎn)在軸向由于結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，上面的一排結(jié)點(diǎn)在軸向上的位移應(yīng)該相同上的位移應(yīng)該相同Objective.耦合的一般性應(yīng)用耦合的一般性應(yīng)用.中南大學(xué)中南大學(xué)工程軟件應(yīng)用工程軟件應(yīng)用5耦合的一般性應(yīng)用2. 無摩擦的界面 如果滿足下列條件，則可用耦合自由度來模擬接觸面:表面保持接觸, 此分析是幾何線性的（小變形）忽略摩擦在兩個(gè)界面上，節(jié)點(diǎn)是一一對(duì)應(yīng)的.通過僅耦合垂直于接觸面的移動(dòng)來模擬接觸. 優(yōu)點(diǎn):分析仍然是線性的無間隙收斂性問題中南大學(xué)中南大學(xué)工程軟件應(yīng)用工程軟件應(yīng)用63.3.鉸鉸接

3、接耦耦合可用合可用來來模模擬擬力力耦松弛，例如耦松弛，例如鉸鏈鉸鏈、無摩擦滑無摩擦滑動(dòng)動(dòng)器、萬器、萬向向節(jié)節(jié)耦合的一般性應(yīng)用考慮一個(gè)考慮一個(gè)2D的梁模型，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上有三個(gè)的梁模型，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上有三個(gè)自由度自由度ux、uy和和rotz，A點(diǎn)為一鉸鏈連接點(diǎn)為一鉸鏈連接。將同一位置節(jié)點(diǎn)的自由度。將同一位置節(jié)點(diǎn)的自由度ux、uy耦合起耦合起來。來。12A節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)2處于同一位置處于同一位置，但為于清楚，但為于清楚起見，在圖上起見，在圖上分開顯示。分開顯示。.為了模擬鉸接，將同一位置兩個(gè)節(jié)點(diǎn)為了模擬鉸接，將同一位置兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)自由度耦合起來，而不耦合轉(zhuǎn)的移動(dòng)自由度耦合起來，而不耦合轉(zhuǎn)動(dòng)自由度

4、動(dòng)自由度中南大學(xué)中南大學(xué)工程軟件應(yīng)用工程軟件應(yīng)用7建立耦合關(guān)系Objective通過三種不同的辦法建立耦合關(guān)系通過三種不同的辦法建立耦合關(guān)系進(jìn)入人為地創(chuàng)建耦合關(guān)系的菜單路徑進(jìn)入人為地創(chuàng)建耦合關(guān)系的菜單路徑:Main Menu: Preprocessor Coupling / Ceqn Couple DOFsProcedure1. .2. .3. . 2. 單擊單擊OK1. 拾取將要耦合的結(jié)點(diǎn)拾取將要耦合的結(jié)點(diǎn)3. 輸入耦合設(shè)置參考輸入耦合設(shè)置參考號(hào)，選擇自由度卷號(hào)，選擇自由度卷標(biāo)標(biāo).4. 單擊單擊OK.中南大學(xué)中南大學(xué)工程軟件應(yīng)用工程軟件應(yīng)用8建立耦合關(guān)系在零偏移量的一組節(jié)點(diǎn)之間生成附加耦合關(guān)

5、系在零偏移量的一組節(jié)點(diǎn)之間生成附加耦合關(guān)系:Main Menu: Preprocessor Coupling / Ceqn Gen w/Same NodesProcedure1. .2. .3. . 3. 單擊單擊OK1. 輸入現(xiàn)存耦合輸入現(xiàn)存耦合設(shè)置的參考號(hào)設(shè)置的參考號(hào).2. 對(duì)每個(gè)設(shè)置對(duì)每個(gè)設(shè)置指定指定新的自由度卷標(biāo)新的自由度卷標(biāo).中南大學(xué)中南大學(xué)工程軟件應(yīng)用工程軟件應(yīng)用9建立耦合關(guān)系在同一位置的節(jié)點(diǎn)之間自動(dòng)生成耦合關(guān)系在同一位置的節(jié)點(diǎn)之間自動(dòng)生成耦合關(guān)系:Main Menu: Preprocessor Coupling / Ceqn Coincident NodesProcedure1.

6、 .2. .3. . 1. 指定自由度卷標(biāo)指定自由度卷標(biāo).2. 指定節(jié)點(diǎn)位置的指定節(jié)點(diǎn)位置的容差容差3. 單擊單擊OK中南大學(xué)中南大學(xué)工程軟件應(yīng)用工程軟件應(yīng)用2022-4-2910約束方程中南大學(xué)中南大學(xué)工程軟件應(yīng)用工程軟件應(yīng)用11約束方程Objective定義定義“約束方程約束方程”約束方程定義節(jié)點(diǎn)自由度之間的線性關(guān)系約束方程的特點(diǎn)自由度卷標(biāo)的任意組合.任意節(jié)點(diǎn)號(hào).任意實(shí)際的自由度方向在不同的節(jié)點(diǎn)上ux可能不同.例Constant = Coef1 * DOF1 + Coef2 * DOF2 + .Definition中南大學(xué)中南大學(xué)工程軟件應(yīng)用工程軟件應(yīng)用12約束方程的應(yīng)用1.連接不同的網(wǎng)格

7、: 實(shí)體與實(shí)體的界面 2D或3D 相同或相似的單元類型 單元面在同一表面上，但結(jié)點(diǎn) 位置不重合Objective說明約束方程的應(yīng)用說明約束方程的應(yīng)用.中南大學(xué)中南大學(xué)工程軟件應(yīng)用工程軟件應(yīng)用13約束方程的應(yīng)用 建立轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和移動(dòng)自由度之間的關(guān)系2.連接不相似的單元類型連接不相似的單元類型:殼與實(shí)體殼與實(shí)體垂直于殼或?qū)嶓w的梁垂直于殼或?qū)嶓w的梁.中南大學(xué)中南大學(xué)工程軟件應(yīng)用工程軟件應(yīng)用143.建立剛性區(qū) 在某些特殊情況下，全剛性區(qū)給出了約束方程的另一種應(yīng)用 全剛性區(qū)和部分剛性區(qū)的約束方程都可由程序自動(dòng)生成約束方程的應(yīng)用中南大學(xué)中南大學(xué)工程軟件應(yīng)用工程軟件應(yīng)用154.過盈裝配 與接觸耦合相似，但在

8、兩個(gè)界面之間允許有過盈量或穿透 典型方程:0.01 = UX (node 51) - UX (node 251)約束方程的應(yīng)用中南大學(xué)中南大學(xué)工程軟件應(yīng)用工程軟件應(yīng)用16建立約束方程的過程Objective采用四種不同的方法建立約束方程采用四種不同的方法建立約束方程.人工建立約束方程的菜單路徑人工建立約束方程的菜單路徑：Main Menu: Preprocessor Coupling / Ceqn Constraint EqnProcedure1. .2. .3. . 2. 單擊單擊OK.1. 輸入常數(shù)項(xiàng)，輸入常數(shù)項(xiàng)，節(jié)點(diǎn)號(hào)，自由節(jié)點(diǎn)號(hào)，自由度卷標(biāo)和方程度卷標(biāo)和方程系數(shù)系數(shù).中南大學(xué)中南大學(xué)工

9、程軟件應(yīng)用工程軟件應(yīng)用17建立約束方程的過程以現(xiàn)有的約束方程為基礎(chǔ)生成約束方程：以現(xiàn)有的約束方程為基礎(chǔ)生成約束方程：1. 生成第一個(gè)約束方程生成第一個(gè)約束方程: Main Menu: Preprocessor Coupling / Ceqn Constraint Eqn.2. 生成其余的約束方程生成其余的約束方程: Main Menu: Preprocessor Coupling/Ceqn Gen w/Same DOF.Procedure1. .2. .3. . 生成的約束方生成的約束方程數(shù)程數(shù).現(xiàn)存約束方現(xiàn)存約束方程中的節(jié)點(diǎn)程中的節(jié)點(diǎn)增量增量3.選擇選擇 OK生成的約束方生成的約束方程的起始

10、序號(hào)程的起始序號(hào)，終止序號(hào)和，終止序號(hào)和增量增量中南大學(xué)中南大學(xué)工程軟件應(yīng)用工程軟件應(yīng)用18建立約束方程的過程通過通過“剛性區(qū)剛性區(qū)”來建立約束方程來建立約束方程Main Menu: Preprocessor Coupling / Ceqn Rigid Region 拾取將要連在一起的結(jié)點(diǎn)，然后單擊拾取將要連在一起的結(jié)點(diǎn)，然后單擊OKProcedure1. .2. .3. . 1.選擇將要使用的選擇將要使用的剛性區(qū)的類型（剛性區(qū)的類型（自由度設(shè)置）自由度設(shè)置）2.單擊單擊OK中南大學(xué)中南大學(xué)工程軟件應(yīng)用工程軟件應(yīng)用19建立約束方程的過程在相鄰的區(qū)域生成約束方程：在相鄰的區(qū)域生成約束方程：1. 從網(wǎng)格較密的區(qū)域中選擇節(jié)點(diǎn)從網(wǎng)格較密的區(qū)域中選擇節(jié)點(diǎn)2. 從網(wǎng)格較稀的區(qū)域中選擇單元從網(wǎng)格較稀的區(qū)域中選擇單元.Main M