1、2001年10月1日,M3-1,ANSYS培訓(xùn)教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),第三章耦合和約束方程,2001年10月1日,M3-2,ANSYS培訓(xùn)教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),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)庫文件，我們應(yīng)該能夠使用耦合或約束方程來建立節(jié)點(diǎn)自由度之間的聯(lián)系,Module Objective,第一講 耦合 3-1.定義耦合設(shè)置 3-2.說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.說明約束方程的四種普遍應(yīng)用 3-6.采用四種不同的方法

2、生成約束方程.,Lesson Objectives,第三章 目標(biāo),2001年10月1日,M3-3,ANSYS培訓(xùn)教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),第一講耦 合,2001年10月1日,M3-4,ANSYS培訓(xùn)教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),耦合設(shè)置,Objective,3-1.定義“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 主、從自由度的概念 加在主自由度上的載荷,Definition,

3、2001年10月1日,M3-5,ANSYS培訓(xùn)教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),耦合的一般應(yīng)用,1.施加對稱性條件： 耦合自由度常被用來實(shí)施移動(dòng)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3D結(jié)構(gòu)可用下面右圖所示的2D軸對稱模型表示.,x,y,x,y,1,2,3,4,5,11,12,13,14,15,由于結(jié)構(gòu)的對稱性，上面的一排結(jié)點(diǎn)在軸向上的位移應(yīng)該相同,Objective,3-2.說明耦合的三種一般性應(yīng)用.,2001年10月1日,M3-6,ANSYS培訓(xùn)教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),耦合的一般性應(yīng)用（續(xù)）,2. 無摩擦的界面 如果滿

4、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,2001年10月1日,M3-7,ANSYS培訓(xùn)教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),3.鉸接 耦合可用來模擬力耦松弛松，例如鉸鏈、無摩擦滑動(dòng)器、萬向節(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。,1,2,A,節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2處于同一位置，但為于清楚起見，在

5、圖上分開顯示。.,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，而不耦合轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,2001年10月1日,M3-8,ANSYS培訓(xùn)教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),耦合的一般性應(yīng)用（續(xù)）,在循環(huán)對稱切面上的對應(yīng)位置實(shí)施自由度耦合。,用耦合施加循環(huán)對稱性,2001年10月1日,M3-9,ANSYS培訓(xùn)教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),建立耦合關(guān)系,Objective,3-3.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: Main Menu: Preprocessor Coupling / Ceqn Couple DOFs,

6、2.單擊OK,1.拾取將要耦合的結(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.,2001年10月1日,M3-10,ANSYS培訓(xùn)教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),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: Main Menu: Preprocessor Coupling / Ceqn Gen w/Same Nodes,3.單擊OK,1.輸入現(xiàn)存耦合設(shè)置的參考號(hào).,2.對每個(gè)設(shè)置指定新的自由度卷標(biāo).,2001年10月1日,M3-11,ANSYS培訓(xùn)教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),建立耦合關(guān)系（續(xù)）,在同一位置的節(jié)點(diǎn)

7、之間自動(dòng)生成耦合關(guān)系: Main Menu: Preprocessor Coupling / Ceqn Coincident Nodes,1.指定自由度卷標(biāo).,2.指定節(jié)點(diǎn)位置的容差,3.單擊OK,2001年10月1日,M3-12,ANSYS培訓(xùn)教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),練習(xí)用耦合關(guān)系來模擬接觸,在此練習(xí)中，將用耦合/約束選項(xiàng)在兩部分間產(chǎn)生耦合DOF設(shè)置來模擬接觸問題,1.恢復(fù)數(shù)據(jù)庫cpnorm.db1，并在圖形窗口中畫單元. 2.在重合節(jié)點(diǎn)的所有節(jié)點(diǎn)對上建立UY耦合關(guān)系 a.選擇耦合重合的結(jié)點(diǎn). b.拾取UY 3.求解并進(jìn)行后處理,2001年10月1日,M3-1

8、3,ANSYS培訓(xùn)教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),練習(xí)耦合循環(huán)對稱邊界,Exercise,1.以作業(yè)名“cprot”進(jìn)入ANSYS 2.恢復(fù)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(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Y30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.Choose couple coincident nodes. b.Choose All Appropriate. 5.不選擇附在單元上的節(jié)點(diǎn). a.選擇entity,node att

9、ached to. 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)置來模擬有循環(huán)對稱性的模型的接觸問題,2001年10月1日,M3-14,ANSYS培訓(xùn)教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),練習(xí)耦合循環(huán)對稱邊界（續(xù)）,a.以Y30的增量拷貝所有節(jié)點(diǎn). b.對節(jié)點(diǎn)號(hào)增量輸入0. 7.選擇everythry 8.對所有處于同一位置的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行merge操作 a. Numbering controls Merge items. 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.M

10、ain Menu: Preprocessor -Modeling- Move/Modify Rotate node CS to active CS. b.拾取all 10.求解并進(jìn)行后處理.,2001年10月1日,M3-15,ANSYS培訓(xùn)教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),第二講 約束方程,2001年10月1日,M3-16,ANSYS培訓(xùn)教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),約束方程,Objective,3-4.定義“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

11、ux可能不同. 例 Constant = Coef1 * DOF1 + Coef2 * DOF2 + .,Definition,2001年10月1日,M3-17,ANSYS培訓(xùn)教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),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 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,3-5.35說明約束方程的四種應(yīng)用.,2001年10月1日,M3-18,ANSYS培訓(xùn)教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),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

12、單元類型: 殼與實(shí)體 垂直于殼或?qū)嶓w的梁.,2001年10月1日,M3-19,ANSYS培訓(xùn)教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),3.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)）,2001年10月1日,M3-20,ANSYS培訓(xùn)教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),4.過盈裝配 與接觸耦合相似，但在兩個(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（續(xù)）,2001年10月1日,M3-21,

13、ANSYS培訓(xùn)教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),建立約束方程的過程,Objective,3-6.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： Main Menu: Preprocessor Coupling / Ceqn Constraint Eqn,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).,2001年10月1日,M3-22,ANSYS培訓(xùn)教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),建立約束方程的過程（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: Main Menu: Preprocessor C

14、oupling / Ceqn Constraint Eqn. 2.生成其余的約束方程: Main Menu: Preprocessor Coupling/Ceqn Gen w/Same DOF.,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,2001年10月1日,M3-23,ANSYS培訓(xùn)教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),建立約束方程的過程（續(xù)）,通過“剛性區(qū)”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O

15、K,1.選擇將要使用的剛性區(qū)的類型（自由度設(shè)置）,2.單擊OK,2001年10月1日,M3-24,ANSYS培訓(xùn)教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),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(diǎn) 2.從網(wǎng)格較稀的區(qū)域中選擇單元. Main Menu: Preprocessor Coupling / Ceqn Adjacent Regions,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OK,4.在約束方程中將要使用的自由度,2001年10月1日,M3-25,ANSYS培訓(xùn)教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129),練習(xí)在蝸輪葉片上建立約束方程,Ex