說明約束方程的四種普遍應用

說明約束方程的四種普遍應用September30,19981IntroductiontoANSYSPart2-Release5.5(001129)第一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三在完成此章的學習之后，給出一個已經(jīng)劃分好網(wǎng)格的模型的數(shù)據(jù)庫文件，我們應該能夠使用耦合或約束方程來建立節(jié)點自由度之間的聯(lián)系ModuleObjective第一講耦合3-1. 定義耦合設置3-2. 說明耦合的三種普遍應用.3-3. 采用3種不同的方法建立耦合關系.第二講約束方程\3-4. 定義“約束方程”3-5. 說明約束方程的四種普遍應用3-6. 采用四種不同的方法生成約束方程.LessonObjectives目標第二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三6/14/20232第一講

耦合

第三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三6/14/20233耦合設置

Objective3-1. 定義“耦合設置”一個耦合設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置的特點：只有一個自由度卷標－如：ux,uy或temp可含有任意節(jié)點數(shù)任意實際的自由度方向－ux在不同的節(jié)點上可能是不同的主、從自由度的概念加在主自由度上的載荷Definition第四頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三4耦合的一般應用

1. 施加對稱性條件：耦合自由度常被用來實施移動或循環(huán)對稱條件.考慮在均勻軸向壓力下的空心長圓柱體，此3－D結構可用下面右圖所示的2－D軸對稱模型表示.xyxy123451112131415由于結構的對稱性，上面的一排結點在軸向上的位移應該相同Objective3-2. 說明耦合的三種一般性應用.

中國最大的資料庫下載第五頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三5耦合的一般性應用（續(xù)）

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）忽略摩擦在兩個界面上，節(jié)點是一一對應的.通過僅耦合垂直于接觸面的移動來模擬接觸.

優(yōu)點:分析仍然是線性的無間隙收斂性問題第六頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三63.

鉸接 耦合可用來模擬力耦松弛松，例如鉸鏈、無摩擦滑動器、萬向節(jié)耦合的一般性應用（續(xù)）考慮一個2D的梁模型，每個節(jié)點上有三個自由度ux、uy和rotz，A點為一鉸鏈連接。將同一位置節(jié)點的自由度ux、uy耦合起來。12A節(jié)點1和節(jié)點2處于同一位置，但為于清楚起見，在圖上分開顯示。.為了模擬鉸接，將同一位置兩個節(jié)點的移動自由度耦合起來，而不耦合轉動自由度第七頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三7耦合的一般性應用（續(xù)）在循環(huán)對稱切面上的對應位置實施自由度耦合。用耦合施加循環(huán)對稱性第八頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三8建立耦合關系

Objective3-3. 通過三種不同的辦法建立耦合關系進入人為地創(chuàng)建耦合關系的菜單路徑:MainMenu:Preprocessor>Coupling/Ceqn>CoupleDOFsProcedure1......2......3......

2. 單擊OK1. 拾取將要耦合的結點3. 輸入耦合設置參考號，選擇自由度卷標.4. 單擊OK.第九頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三9建立耦合關系（續(xù)）在零偏移量的一組節(jié)點之間生成附加耦合關系:MainMenu:Preprocessor>Coupling/Ceqn>Genw/SameNodesProcedure1......2......3......

3. 單擊OK1. 輸入現(xiàn)存耦合設置的參考號.2. 對每個設置指定新的自由度卷標.第十頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三10建立耦合關系（續(xù)）在同一位置的節(jié)點之間自動生成耦合關系:MainMenu:Preprocessor>Coupling/Ceqn>CoincidentNodesProcedure1......2......3......

1. 指定自由度卷標.2. 指定節(jié)點位置的容差3. 單擊OK第十一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三11練習－用耦合關系來模擬接觸在此練習中，將用耦合/約束選項在兩部分間產(chǎn)生耦合DOF設置來模擬接觸問題1. 恢復數(shù)據(jù)庫cpnorm.db1，并在圖形窗口中畫單元.2. 在重合節(jié)點的所有節(jié)點對上建立UY耦合關系a. 選擇耦合重合的結點.b. 拾取UY3. 求解并進行后處理第十二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三12練習 －耦合循環(huán)對稱邊界

Exercise1. 以作業(yè)名“cprot”進入ANSYS2. 恢復數(shù)據(jù)庫文件“cprot.db1”并在圖形窗口中畫單元.3. 在總體柱坐標系下，生成具有Y的增量為30的節(jié)點復制件.a. 將當前坐標系變?yōu)榭傮w柱坐標系.b. 在當前坐標系中，以Y＝30的增量拷貝所有的結點.4. 在同一位置的節(jié)點上生成適當?shù)鸟詈详P系.a. Choosecouplecoincidentnodes.b. ChooseAllAppropriate.5. 不選擇附在單元上的節(jié)點.a. 選擇entity,nodeattachedto.b. 選擇unselect，并單擊apply.6. 將新節(jié)點拷貝回原始位置(DY=-30,INC=0).在此練習中，由生成耦合DOF設置來模擬有循環(huán)對稱性的模型的接觸問題第十三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三13練習 －耦合循環(huán)對稱邊界（續(xù)）a. 以Y＝－30的增量拷貝所有節(jié)點.b. 對節(jié)點號增量輸入0.7. 選擇everythry8. 對所有處于同一位置的節(jié)點進行merge操作

a.Numberingcontrols>Mergeitems.b. 關掉警告信息.9. 將所有的節(jié)點坐標系轉到總體柱坐標系a. MainMenu:Preprocessor>-Modeling-Move/Modify>RotatenodeCStoactiveCS.b. 拾取all10. 求解并進行后處理.第十四頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三14第二講

約束方程第十五頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三6/14/202315約束方程

Objective3-4. 定義“約束方程”約束方程定義節(jié)點自由度之間的線性關系約束方程的特點自由度卷標的任意組合.任意節(jié)點號.任意實際的自由度方向――在不同的節(jié)點上ux可能不同.例Constant=Coef1*DOF1+Coef2*DOF2+...Definition第十六頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三16約束方程的應用1.

連接不同的網(wǎng)格:實體與實體的界面2－D或3－D相同或相似的單元類型單元面在同一表面上，但結點位置不重合Objective3-5. 3－5說明約束方程的四種應用.第十七頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三17約束方程的應用（續(xù)）

建立轉動自由度和移動自由度之間的關系2. 連接不相似的單元類型:殼與實體垂直于殼或實體的梁.第十八頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三183. 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生成約束方程的應用（續(xù)）第十九頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三194. 過盈裝配與接觸耦合相似，但在兩個界面之間允許有過盈量或穿透典型方程:0.01=UX(node51)-UX(node251)約束方程的應用（續(xù)）第二十頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三20建立約束方程的過程Objective3-6. 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，節(jié)點號，自由度卷標和方程系數(shù).第二十一頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三21建立約束方程的過程（續(xù)）以現(xiàn)有的約束方程為基礎生成約束方程：1. 生成第一個約束方程: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)點增量3. 選擇OK生成的約束方程的起始序號，終止序號和增量第二十二頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三22建立約束方程的過程（續(xù)）

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

1. 選擇將要使用的剛性區(qū)的類型（自由度設置）2. 單擊OK第二十三頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三23建立約束方程的過程（續(xù)）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2. 從網(wǎng)格較稀的區(qū)域中選擇單元.MainMenu:Preprocessor>Coupling/Ceqn>AdjacentRegionsProcedure1......2......3......

3. 指定容差，此容差作為單元區(qū)域中最小單元長度的比率.5. 單擊OK4. 在約束方程中將要使用的自由度第二十四頁，共二十五頁，編輯于2023年，星期三24練習－在蝸輪葉片上建立約束方程

Exercise在此練習中，將使用約束方程將具有不同單元類型和不同網(wǎng)格的兩部分連接起來。這兩部分分