耦合和約束方程課件

第三章

耦合和約束方程

2/6/20231在完成此章的學(xué)習(xí)之后，給出一個(gè)已經(jīng)劃分好網(wǎng)格的模型的數(shù)據(jù)庫(kù)文件，我們應(yīng)該能夠使用耦合或約束方程來(lái)建立節(jié)點(diǎn)自由度之間的聯(lián)系ModuleObjective第一講耦合3-1. 定義耦合設(shè)置3-2. 說(shuō)明耦合的三種普遍應(yīng)用.3-3. 采用3種不同的方法建立耦合關(guān)系.第二講約束方程\3-4. 定義“約束方程”3-5. 說(shuō)明約束方程的四種普遍應(yīng)用3-6. 采用四種不同的方法生成約束方程.LessonObjectives第三章目標(biāo)2/6/20232第一講

耦合

2/6/20233耦合的一般應(yīng)用

1. 施加對(duì)稱(chēng)性條件：耦合自由度常被用來(lái)實(shí)施移動(dòng)或循環(huán)對(duì)稱(chēng)條件.考慮在均勻軸向壓力下的空心長(zhǎng)圓柱體，此3－D結(jié)構(gòu)可用下面右圖所示的2－D軸對(duì)稱(chēng)模型表示.xyxy123451112131415由于結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性，上面的一排結(jié)點(diǎn)在軸向上的位移應(yīng)該相同Objective3-2. 說(shuō)明耦合的三種一般性應(yīng)用.5耦合的一般性應(yīng)用（續(xù)）

2.無(wú)摩擦的界面如果滿足下列條件，則可用耦合自由度來(lái)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(guò)僅耦合垂直于接觸面的移動(dòng)來(lái)模擬接觸.

優(yōu)點(diǎn):分析仍然是線性的無(wú)間隙收斂性問(wèn)題63.

鉸接 耦合可用來(lái)模擬力耦松弛松，例如鉸鏈、無(wú)摩擦滑動(dòng)器、萬(wàn)向節(jié)耦合的一般性應(yīng)用（續(xù)）考慮一個(gè)2D的梁模型，每個(gè)節(jié)點(diǎn)上有三個(gè)自由度ux、uy和rotz，A點(diǎn)為一鉸鏈連接。將同一位置節(jié)點(diǎn)的自由度ux、uy耦合起來(lái)。12A節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2處于同一位置，但為于清楚起見(jiàn)，在圖上分開(kāi)顯示。.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(lái)，而不耦合轉(zhuǎn)動(dòng)自由度7建立耦合關(guān)系

Objective3-3. 通過(guò)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:MainMenu:Preprocessor>Coupling/Ceqn>CoupleDOFsProcedure1......2......3......

2. 單擊OK1. 拾取將要耦合的結(jié)點(diǎn)3. 輸入耦合設(shè)置參考號(hào)，選擇自由度卷標(biāo).4. 單擊OK.9建立耦合關(guān)系（續(xù)）在零偏移量的一組節(jié)點(diǎn)之間生成附加耦合關(guān)系:MainMenu:Preprocessor>Coupling/Ceqn>Genw/SameNodesProcedure1......2......3......

3. 單擊OK1. 輸入現(xiàn)存耦合設(shè)置的參考號(hào).2. 對(duì)每個(gè)設(shè)置指定新的自由度卷標(biāo).10建立耦合關(guān)系（續(xù)）在同一位置的節(jié)點(diǎn)之間自動(dòng)生成耦合關(guān)系:MainMenu:Preprocessor>Coupling/Ceqn>CoincidentNodesProcedure1......2......3......

1. 指定自由度卷標(biāo).2. 指定節(jié)點(diǎn)位置的容差3. 單擊OK11練習(xí) －耦合循環(huán)對(duì)稱(chēng)邊界

Exercise1. 以作業(yè)名“cprot”進(jìn)入ANSYS2. 恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)文件“cprot.db1”并在圖形窗口中畫(huà)單元.3. 在總體柱坐標(biāo)系下，生成具有Y的增量為30的節(jié)點(diǎn)復(fù)制件.a. 將當(dāng)前坐標(biāo)系變?yōu)榭傮w柱坐標(biāo)系.b. 在當(dāng)前坐標(biāo)系中，以Y＝30的增量拷貝所有的結(jié)點(diǎn).4. 在同一位置的節(jié)點(diǎn)上生成適當(dāng)?shù)鸟詈详P(guān)系.a. Choosecouplecoincidentnodes.b. ChooseAllAppropriate.5. 不選擇附在單元上的節(jié)點(diǎn).a. 選擇entity,nodeattachedto.b. 選擇unselect，并單擊apply.6. 將新節(jié)點(diǎn)拷貝回原始位置(DY=-30,INC=0).在此練習(xí)中，由生成耦合DOF設(shè)置來(lái)模擬有循環(huán)對(duì)稱(chēng)性的模型的接觸問(wèn)題13練習(xí) －耦合循環(huán)對(duì)稱(chēng)邊界（續(xù)）a. 以Y＝－30的增量拷貝所有節(jié)點(diǎn).b. 對(duì)節(jié)點(diǎn)號(hào)增量輸入0.7. 選擇everythry8. 對(duì)所有處于同一位置的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行merge操作

a.Numberingcontrols>Mergeitems.b. 關(guān)掉警告信息.9. 將所有的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)到總體柱坐標(biāo)系a. MainMenu:Preprocessor>-Modeling-Move/Modify>RotatenodeCStoactiveCS.b. 拾取all10. 求解并進(jìn)行后處理.14第二講

約束方程2/6/202315約束方程的應(yīng)用1.

連接不同的網(wǎng)格:實(shí)體與實(shí)體的界面2－D或3－D相同或相似的單元類(lèi)型單元面在同一表面上，但結(jié)點(diǎn)位置不重合Objective3-5. 3－5說(shuō)明約束方程的四種應(yīng)用.17約束方程的應(yīng)用（續(xù)）

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(lèi)型:殼與實(shí)體垂直于殼或?qū)嶓w的梁.183. 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（續(xù)）19建立約束方程的過(guò)程O(píng)bjective3-6. 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：MainMenu:Preprocessor>Coupling/Ceqn>ConstraintEqnProcedure1......2......3......

2. 單擊OK.1. 輸入常數(shù)項(xiàng)，節(jié)點(diǎn)號(hào)，自由度卷標(biāo)和方程系數(shù).21建立約束方程的過(guò)程（續(xù)）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:MainMenu:Preprocessor>Coupling/Ceqn>ConstraintEqn.2. 生成其余的約束方程:MainMenu:Preprocessor>Coupling/Ceqn>Genw/SameDOF.Procedure1......2......3......

生成的約束方程數(shù).現(xiàn)存約束方程中的節(jié)點(diǎn)增量3. 選擇OK生成的約束方程的起始序號(hào)，終止序號(hào)和增量22建立約束方程的過(guò)程（續(xù)）

通過(guò)“剛性區(qū)”來(lái)建立約束方程MainMenu:Preprocessor>Coupling/Ceqn>RigidRegion>拾取將要連在一起的結(jié)點(diǎn)，然后單擊OKProcedure1......2......3......

1. 選擇將要使用的剛性區(qū)的類(lèi)型（自由度設(shè)置）2. 單擊OK23練習(xí)－在蝸輪葉片上建立約束方程

Exercise在此練習(xí)中，將使用約束方程將具有不同單元類(lèi)型和不同網(wǎng)格的兩部分連接起來(lái)。這兩部分分別是渦輪葉片段及葉片連接的基座1. 恢復(fù)數(shù)據(jù)庫(kù)文件（eblade.db1）并在圖形窗口