17耦合和約束方程

耦合和約束方程 第17章 January30 2001Inventory 0014433 2 3 耦合和約束方程 正如自由度約束能約束模型中確定的節(jié)點(diǎn)一樣 耦合和約束方程可以建立節(jié)點(diǎn)間的位移關(guān)系 本章主要討論何時(shí)需要建立 怎樣建立節(jié)點(diǎn)間的耦合和約束方程 主要內(nèi)容 A 耦合B 約束方程C 專(zhuān)題 January30 2001Inventory 0014433 3 耦合和約束方程A 耦合 耦合是使一組節(jié)點(diǎn)具有相同的自由度值 除了自由度值是由求解器計(jì)算而非用戶指定外 與約束相類(lèi)似 例如 如果節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2在UX方向上耦合 求解器將計(jì)算節(jié)點(diǎn)1的UX值并簡(jiǎn)單地把該值賦值給節(jié)點(diǎn)2的UX 一個(gè)耦合設(shè)置是一組被約束在一起 有著同一方向的節(jié)點(diǎn) 即一個(gè)自由度 一個(gè)模型中可以定義多個(gè)耦合 但一個(gè)耦合中只能包含一個(gè)方向的自由度 January30 2001Inventory 0014433 4 耦合和約束方程 耦合 一般應(yīng)用 施加對(duì)稱(chēng)條件無(wú)摩擦界面鉸接 January30 2001Inventory 0014433 5 耦合和約束方程 耦合 施加對(duì)稱(chēng)條件耦合自由度常被用來(lái)施加移動(dòng)或循環(huán)對(duì)稱(chēng)性條件 這可以保證平面截面依然是平面 例如 對(duì)圓盤(pán)扇區(qū)模型 循環(huán)對(duì)稱(chēng) 應(yīng)使兩個(gè)對(duì)稱(chēng)邊界上的對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)在各個(gè)自由度上耦合 對(duì)鋸齒形模型的半齒模型 平移對(duì)稱(chēng) 應(yīng)使一個(gè)邊上的節(jié)點(diǎn)在各自由度上耦合 關(guān)于此邊對(duì)稱(chēng) 這些節(jié)點(diǎn)的所有自由度都要耦合 January30 2001Inventory 0014433 6 耦合和約束方程 耦合 無(wú)摩擦界面如果滿足下列條件 則可用耦合自由度模擬接觸面 表面保持接觸幾何線性分析 小變形 忽略摩擦在兩個(gè)面上 節(jié)點(diǎn)是一一對(duì)應(yīng)的通過(guò)耦合垂直于接觸面的重合節(jié)點(diǎn)來(lái)模擬接觸面 January30 2001Inventory 0014433 7 耦合和約束方程 耦合 鉸接耦合可用來(lái)模擬鉸接 如 萬(wàn)向節(jié) 鉸鏈借助力矩釋放可模擬鉸接 只耦合連接節(jié)點(diǎn)間的位移自由度 不耦合旋轉(zhuǎn)自由度例如 下圖中 若A處重合兩節(jié)點(diǎn)在UX UY方向上耦合 旋轉(zhuǎn)不耦合 則A連接可模擬成鉸接 January30 2001Inventory 0014433 8 耦合和約束方程 耦合 怎樣創(chuàng)建耦合設(shè)置根據(jù)使用不同 可用多種方法進(jìn)行耦合設(shè)置 將節(jié)點(diǎn)進(jìn)行同方向耦合 選擇所需要的設(shè)置 接著使用CP命令或orPreprocessor Coupling Ceqn CoupleDOFs 例如 cp ux all是把所有選擇節(jié)點(diǎn)在UX方向上耦合 January30 2001Inventory 0014433 9 耦合和約束方程 耦合 同一位置節(jié)點(diǎn)間的耦合 首先確保所有要耦合的節(jié)點(diǎn)都被選擇 接著使用命令CPINTF或Preprocessor Coupling Ceqn CoincidentNodes 例如 cpintf uy同一位置的所有節(jié)點(diǎn)在UY上耦合 包含0 0001的缺省誤差 January30 2001Inventory 0014433 10 耦合和約束方程 耦合 不在同一位置節(jié)點(diǎn)間的耦合 如循環(huán)對(duì)稱(chēng) 首先確保所有要耦合的節(jié)點(diǎn)都被選擇 然后使用命令CPCYC或Preprocessor Coupling Ceqn OffsetNodes 例如 cpcyc all 1 0 30 0把圓心角相差30 的對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的各自由度進(jìn)行耦合 注 當(dāng)前KCN選項(xiàng)是總體柱坐標(biāo)系 January30 2001Inventory 0014433 11 耦合和約束方程 耦合 記憶要點(diǎn) 耦合中的自由度方向 UX UY 等 是節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系中的方向 求解器只保留耦合中的第一個(gè)自由度 并把它作為主自由度 而不保留其余自由度 施加在耦合節(jié)點(diǎn)上的載荷 在耦合自由度方向 求和后作用在主節(jié)點(diǎn)上 耦合自由度上的約束只能施加在主節(jié)點(diǎn)上 January30 2001Inventory 0014433 12 耦合和約束方程 耦合 演示 恢復(fù)文件sector db并求解 無(wú)耦合自由度 設(shè)置RSYS 1 畫(huà)出SXY 注意無(wú)耦合時(shí)的 梁 特性 顯示擴(kuò)展繪圖 使用EXPAND12的工具按鈕 然后關(guān)閉擴(kuò)展進(jìn)入前處理PREP7 使用cpcyc命令耦合節(jié)點(diǎn) Coupling Ceqn OffsetNodes KCN 1 DY 30 求解設(shè)置RSYS 1 畫(huà)出SXY顯示擴(kuò)展的圖形改變DSCALE 1 重新畫(huà)圖 January30 2001Inventory 0014433 13 耦合和約束方程B 約束方程 約束方程定義了節(jié)點(diǎn)自由度間的線性關(guān)系 若兩個(gè)自由度耦合 它們的簡(jiǎn)單關(guān)系是UX1 UX2 約束方程是耦合的更一般形式 允許寫(xiě)諸如UX1 3 5 UX2 10 0的約束方程 在一個(gè)模型中可以定義任意多個(gè)約束方程 另外 一個(gè)約束方程可以包含任意數(shù)量的節(jié)點(diǎn)和自由度的集合 約束方程的一般形式是 Coef1 DOF1 Coef2 DOF2 Coef3 DOF3 Constant January30 2001Inventory 0014433 14 耦合和約束方程 約束方程 一般應(yīng)用于 連接不同的網(wǎng)格連接不同類(lèi)型的單元建立剛性區(qū)過(guò)盈裝配 January30 2001Inventory 0014433 15 耦合和約束方程 約束方程 連接不同的網(wǎng)格兩個(gè)已劃分網(wǎng)格的實(shí)體部分在某個(gè)面相連接 若它們的節(jié)點(diǎn)不相同 可以通過(guò)建立約束方程來(lái)建立連接 處理此類(lèi)情況最容易的方法是使用CEINTF命令 Preprocessor Coupling Ceqn AdjacentRegions 首先選擇網(wǎng)格劃分較細(xì)的對(duì)象的節(jié)點(diǎn)和另一方的單元 自動(dòng)計(jì)算所有必要的系數(shù)和常數(shù) 適合于實(shí)體單元對(duì)實(shí)體單元 2 D或3 D January30 2001Inventory 0014433 16 耦合和約束方程 約束方程 連接不同類(lèi)型的單元如果需要連接自由度集不同的單元類(lèi)型 則要求寫(xiě)出約束方程以便于從一類(lèi)單元向另一類(lèi)單元傳遞載荷 梁與實(shí)體或垂直于殼的梁殼與實(shí)體等 本內(nèi)容典型的命令是 CE命令 Preprocessor Coupling Ceqn ConstraintEqn January30 2001Inventory 0014433 17 耦合和約束方程 約束方程 建立剛性區(qū)約束方程通常被用來(lái)模擬剛性區(qū) 作用在節(jié)點(diǎn) 主節(jié)點(diǎn) 上的載荷將被恰當(dāng)?shù)胤峙涞絼傂詤^(qū)的其它節(jié)點(diǎn)上 使用CERIG命令 或Preprocessor Coupling Ceqn RigidRegion January30 2001Inventor