約束耦合方程課件

1、2001年10月1日M3-1 約束耦合方程課件培訓教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129) 2001年10月1日M3-2 約束耦合方程課件培訓教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129) 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(yīng)該能夠使用耦合或約束方程來建立節(jié)點數(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 自由度之間的聯(lián)系自由度之間的聯(lián)系 Module Objective 第一講第一講 耦合耦合 3-1. 定義耦合設(shè)置定義耦合設(shè)置 3-2. 說明耦合的三種普遍應(yīng)用說明耦合的三種普

2、遍應(yīng)用. 3-3. 采用采用3種不同的方法建立耦合關(guān)系種不同的方法建立耦合關(guān)系. 第二講第二講 約束方程約束方程 3-4. 定義定義“約束方程約束方程” 3-5. 說明約束方程的四種普遍應(yīng)用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生成約束方程采用四種不同的方法生成約束方程. Lesson Objectives 2001年10月1日M3-3 約束耦合方程課件培訓教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129) 2001年10月1日M3-4 約束耦合方程課件培訓教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129) Objective 3-1.定義定義“耦合設(shè)置耦合設(shè)置” 一

3、個耦合設(shè)置是一組被約束在一起，有著相同大小，但值一個耦合設(shè)置是一組被約束在一起，有著相同大小，但值 未知的自由度未知的自由度 耦合設(shè)置的特點：耦合設(shè)置的特點： 只有一個自由度卷標如：只有一個自由度卷標如：ux,uy或或temp 可含有任意節(jié)點數(shù)可含有任意節(jié)點數(shù) 任意實際的自由度方向任意實際的自由度方向ux在不同的節(jié)點上可能是不同在不同的節(jié)點上可能是不同 的的 主、從自由度的概念主、從自由度的概念 加在主自由度上的載荷加在主自由度上的載荷 Definition 2001年10月1日M3-5 約束耦合方程課件培訓教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129) 1.施加對稱性條件：施加對稱性

4、條件： 耦合自由度常被用來實施移動或循環(huán)對稱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)可用下面右圖結(jié)構(gòu)可用下面右圖 所示的所示的2D軸對稱模型表示軸對稱模型表示. x y x y 12345 1112131415 由于結(jié)構(gòu)的對稱性，上面的一排結(jié)點在軸向由于結(jié)構(gòu)的對稱性，上面的一排結(jié)點在軸向 上的位移應(yīng)該相同上的位移應(yīng)該相同 Objective 3-2.說明耦合的三種一般性應(yīng)用說明耦合的三種一般性應(yīng)用. 2001年10月1日M3-6 約束耦合方程課件培訓教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129)

5、 2. 無摩擦的界面無摩擦的界面 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: 表面保持接觸表面保持接觸, 此分析是幾何線性的（小變形）此分析是幾何線性的（小變形） 忽略摩擦忽略摩擦 在兩個界面上，節(jié)點是一一對應(yīng)的在兩個界面上，節(jié)點是一一對應(yīng)的. 通過僅耦合垂直于接觸面的移動來模擬接觸通過僅耦合垂直于接觸面的移動來模擬接觸. 優(yōu)點優(yōu)點: 分析仍然是線性的分析仍然是線性的 無間隙收斂性問題無間隙收斂性問題 2001年10月1日M3-7 約束耦合方程課件培訓教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129) 3.鉸接鉸接 耦耦合可用來模擬力耦松

6、合可用來模擬力耦松 弛松，例如鉸鏈、無摩弛松，例如鉸鏈、無摩 擦滑動器、萬向節(jié)擦滑動器、萬向節(jié) 考慮一個考慮一個2D的梁模型，每個節(jié)點上有三個的梁模型，每個節(jié)點上有三個 自由度自由度ux、uy和和rotz，A點為一鉸鏈連接點為一鉸鏈連接 。將同一位置節(jié)點的自由度。將同一位置節(jié)點的自由度ux、uy耦合起耦合起 來。來。 1 2 A 節(jié)點節(jié)點1和節(jié)點和節(jié)點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，將同一位置兩個節(jié)點為了模擬鉸接，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(zhuǎn)的移動自由度耦合起來，而不耦合轉(zhuǎn) 動自由度

7、動自由度 2001年10月1日M3-8 約束耦合方程課件培訓教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129) 在循環(huán)對稱切面上的對應(yīng)位置實在循環(huán)對稱切面上的對應(yīng)位置實 施自由度耦合。施自由度耦合。 用耦合施加循環(huán)對稱性用耦合施加循環(huán)對稱性 2001年10月1日M3-9 約束耦合方程課件培訓教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129) Objective 3-3.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 進入人為地創(chuàng)建耦合關(guān)系的菜單路徑進入人為地創(chuàng)建耦合關(guān)系的菜單路徑: Main Menu: Preprocessor Coupling / Ceqn Coupl

8、e DOFs Procedure 1. . 2. . 3. . 2. 單擊單擊OK 1. 拾取將要耦合的結(jié)點拾取將要耦合的結(jié)點 3. 輸入耦合設(shè)置參考輸入耦合設(shè)置參考 號，選擇自由度卷號，選擇自由度卷 標標. 4. 單擊單擊OK. 2001年10月1日M3-10 約束耦合方程課件培訓教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129) 在零偏移量的一組節(jié)點之間生成附加耦合關(guān)系在零偏移量的一組節(jié)點之間生成附加耦合關(guān)系: Main Menu: Preprocessor Coupling / Ceqn Gen w/Same Nodes Procedure 1. . 2. . 3. . 3. 單擊單

9、擊OK 1. 輸入現(xiàn)存耦合輸入現(xiàn)存耦合 設(shè)置的參考號設(shè)置的參考號. 2. 對每個設(shè)置對每個設(shè)置指定指定 新的自由度卷標新的自由度卷標 . 2001年10月1日M3-11 約束耦合方程課件培訓教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129) 在同一位置的節(jié)點之間自動生成耦合關(guān)系在同一位置的節(jié)點之間自動生成耦合關(guān)系: Main Menu: Preprocessor Coupling / Ceqn Coincident Nodes Procedure 1. . 2. . 3. . 1. 指定自由度卷標指定自由度卷標. 2. 指定節(jié)點位置的指定節(jié)點位置的 容差容差 3. 單擊單擊OK 2001年

10、10月1日M3-12 約束耦合方程課件培訓教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129) 在此練習中，將用耦合在此練習中，將用耦合/ 約束選項在兩部分間產(chǎn)約束選項在兩部分間產(chǎn) 生耦合生耦合DOF設(shè)置來模擬設(shè)置來模擬 接觸問題接觸問題 1.恢復(fù)數(shù)據(jù)庫恢復(fù)數(shù)據(jù)庫cpnorm.db1，并在并在 圖形窗口中畫單元圖形窗口中畫單元. 2.在重合節(jié)點的所有節(jié)點對上建在重合節(jié)點的所有節(jié)點對上建 立立UY耦合關(guān)系耦合關(guān)系 a.選擇耦合重合的結(jié)點選擇耦合重合的結(jié)點. b.拾取拾取UY 3.求解并進行后處理求解并進行后處理 2001年10月1日M3-13 約束耦合方程課件培訓教程 版本 5.5 XJTU

11、MSSV(001129) Exercise 1.以作業(yè)名以作業(yè)名“cprot”進入進入ANSYS 2.恢復(fù)數(shù)據(jù)庫文件恢復(fù)數(shù)據(jù)庫文件“cprot.db1”并在圖形窗并在圖形窗 口中畫單元口中畫單元. 3.在總體柱坐標系下，生成具有在總體柱坐標系下，生成具有Y的增量為的增量為 30的節(jié)點復(fù)制件的節(jié)點復(fù)制件. a. 將當前坐標系變?yōu)榭傮w柱坐標系將當前坐標系變?yōu)榭傮w柱坐標系. b. 在當前坐標系中，以在當前坐標系中，以Y30的增量拷貝所的增量拷貝所 有的結(jié)點有的結(jié)點. 4.在同一位置的節(jié)點上生成適當?shù)鸟詈详P(guān)系在同一位置的節(jié)點上生成適當?shù)鸟詈详P(guān)系. a. Choose couple coincident

12、 nodes. b. Choose All Appropriate. 5.不選擇附在單元上的節(jié)點不選擇附在單元上的節(jié)點. a. 選擇選擇entity,node attached to. b. 選擇選擇unselect，并單擊并單擊apply. 6.將新節(jié)點拷貝回原始位置將新節(jié)點拷貝回原始位置 (DY=-30, INC=0). 在此練習中，由生成耦合在此練習中，由生成耦合DOF設(shè)置來模擬設(shè)置來模擬 有循環(huán)對稱性的模型的接觸問題有循環(huán)對稱性的模型的接觸問題 2001年10月1日M3-14 約束耦合方程課件培訓教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129) a. 以以Y30的增量拷貝所有節(jié)點

13、的增量拷貝所有節(jié)點. b. 對節(jié)點號增量輸入對節(jié)點號增量輸入0. 7.選擇選擇everythry 8.對所有處于同一位置的節(jié)點進行對所有處于同一位置的節(jié)點進行merge操作操作 a. Numbering controls Merge items. b. 關(guān)掉警告信息關(guān)掉警告信息. 9.將所有的節(jié)點坐標系轉(zhuǎn)到總體柱坐標系將所有的節(jié)點坐標系轉(zhuǎn)到總體柱坐標系 a. Main Menu: Preprocessor -Modeling- Move/Modify Rotate node CS to active CS. b. 拾取拾取all 10.求解并進行后處理求解并進行后處理. 2001年10月1日M

14、3-15 約束耦合方程課件培訓教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129) 2001年10月1日M3-16 約束耦合方程課件培訓教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129) Objective 3-4.定義定義“約束方程約束方程” 約束方程定義節(jié)點自由度之間的線性關(guān)系約束方程定義節(jié)點自由度之間的線性關(guān)系 約束方程的特點約束方程的特點 自由度卷標的任意組合自由度卷標的任意組合. 任意節(jié)點號任意節(jié)點號. 任意實際的自由度方向任意實際的自由度方向在不同的節(jié)點上在不同的節(jié)點上ux可能不同可能不同 . 例例 Constant = Coef1 * DOF1 + Coef2 * DOF2

15、 + . Definition 2001年10月1日M3-17 約束耦合方程課件培訓教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129) 1.連接不同的網(wǎng)格連接不同的網(wǎng)格: 實體與實體的界面實體與實體的界面 2D或或3D 相同或相似的單元類型相同或相似的單元類型 單元面在同一表面上，但結(jié)點單元面在同一表面上，但結(jié)點 位置不重合位置不重合 Objective 3-5.35說明約束方程的四種應(yīng)用說明約束方程的四種應(yīng)用. 2001年10月1日M3-18 約束耦合方程課件培訓教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129) 建立轉(zhuǎn)動自由度和移動自由度之間的關(guān)系建立轉(zhuǎn)動自由度和移動自由度之間的關(guān)

16、系 2.連接不相似的單元類型連接不相似的單元類型: 殼與實體殼與實體 垂直于殼或?qū)嶓w的梁垂直于殼或?qū)嶓w的梁. 2001年10月1日M3-19 約束耦合方程課件培訓教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129) 3. 建立剛性區(qū)建立剛性區(qū) 在某些特殊情況下，全剛在某些特殊情況下，全剛 性區(qū)給出了約束方程的另性區(qū)給出了約束方程的另 一種應(yīng)用一種應(yīng)用 全剛性區(qū)和部分剛性區(qū)的全剛性區(qū)和部分剛性區(qū)的 約束方程都可由程序自動約束方程都可由程序自動 生成生成 2001年10月1日M3-20 約束耦合方程課件培訓教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129) 4.過盈裝配過盈裝配 與接觸耦合相

17、似，但在兩個界面之間允許有過盈量或穿透與接觸耦合相似，但在兩個界面之間允許有過盈量或穿透 典型方程典型方程: 0.01 = UX (node 51) - UX (node 251) 2001年10月1日M3-21 約束耦合方程課件培訓教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129) Objective 3-6.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 Eqn Procedure 1. . 2. . 3. . 2

18、. 單擊單擊OK. 1. 輸入常數(shù)項，輸入常數(shù)項， 節(jié)點號，自由節(jié)點號，自由 度卷標和方程度卷標和方程 系數(shù)系數(shù). 2001年10月1日M3-22 約束耦合方程課件培訓教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129) 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. 生成第一個約束方程生成第一個約束方程: 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

19、DOF. Procedure 1. . 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)點程中的節(jié)點 增量增量 3.選擇選擇 OK 生成的約束方生成的約束方 程的起始序號程的起始序號 ，終止序號和，終止序號和 增量增量 2001年10月1日M3-23 約束耦合方程課件培訓教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129) 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，然后單擊拾取將要連在一起的結(jié)點，然后單擊OK Procedure 1. . 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 2001年10月1日M3-24 約束耦合方程課件培訓教程 版本 5.5 XJTU MSSV(001129) 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)點從網(wǎng)格較密的區(qū)域中選擇節(jié)點 2.