ansys中耦合的作用以及詳細(xì)解釋(經(jīng)典)

1、節(jié)點(diǎn)耦合可以模擬螺栓連接，他表示兩者并不是一體，但某一方向的運(yùn)動(dòng)是一致的當(dāng)需要迫使兩個(gè)或多個(gè)自由度（ DOFs ）取行相同（介未知）值，可以將這些自 由度耦合在一起。 耦合自由度集包含一個(gè)主自由度和一個(gè)或多個(gè)其他自由度。 耦 合只將主自由度保存在分析的矩陣方程里， 而將耦合集內(nèi)的其他自由度刪除。 計(jì) 算的主自由度值將分配到耦合集內(nèi)的所有其他自由度中支。 耦合的用途主要有以 下幾種： 在兩重復(fù)節(jié)點(diǎn)間形成萬(wàn)向節(jié)、鉸鏈、銷釘以及滑動(dòng)連接。其原理是僅僅耦合三 個(gè)平動(dòng)自由度（ ux,uy,uz ）為鉸接，耦合三個(gè)平動(dòng)（ ux,uy,uz ）和兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)（如 RotX,RotY ）則等于釋放一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度為

2、銷接，其他情形如此類推。 耦合自由度用于施加循環(huán)對(duì)稱約束條件或重復(fù)循環(huán)對(duì)稱約束條件，保證截面始 終保持原始形狀。 例如在循環(huán)對(duì)稱模型中， 將圓盤扇區(qū)模型的兩個(gè)對(duì)稱邊界上的 對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)，在各個(gè)自由度上耦合；在鋸齒形模型的半齒形模型（重復(fù)循環(huán)對(duì)稱） 中，需要將一側(cè)邊上所有節(jié)點(diǎn)的每個(gè)自由度進(jìn)行耦合處理。實(shí)現(xiàn)小位移條件下的無(wú)摩擦接觸面模型，僅僅耦合接觸面在垂直于接觸變面方 向上的節(jié)點(diǎn)自由度，切線方向自由度不耦合如果將模型中局部區(qū)域內(nèi)的一部分節(jié)點(diǎn)都耦合起來(lái)，等于在該局部區(qū)域形成一 個(gè)局部剛體（類似于約束方程中的剛性區(qū)）。Couple DOFs：耦合節(jié)點(diǎn)間的單個(gè)自由度，用該命令生成一個(gè)耦合節(jié)點(diǎn)集之后， 通過

3、執(zhí)行一個(gè)另外的耦合操作 （保證用相同的參考編號(hào)集） 將更多節(jié)點(diǎn)加到耦合 集中來(lái)。也可用選擇邏輯來(lái)耦合所選節(jié)點(diǎn)的全部耦合。可用CP命令輸入負(fù)的節(jié)點(diǎn)號(hào)來(lái)刪除耦合集中的節(jié)點(diǎn)。 要修改一耦合自由度集 （即增、刪節(jié)點(diǎn)或改變自由 度標(biāo)記）可用CPNGE命令（不能由GUI直接得到CPNBGE命令）。操作方法是： 選擇該子菜單， 彈出拾取節(jié)點(diǎn)對(duì)話框， 用鼠標(biāo)選取參與耦合的節(jié)點(diǎn)， 至少兩個(gè)節(jié) 點(diǎn)以上，單擊 0K按鈕彈出圖所示定義耦合對(duì)話框，在 Set refere nee number 項(xiàng)輸入唯一的沒有占用的新耦合序列號(hào)， 在 Degree-of-freedom label 下拉列表 中選中某個(gè)自由度或者 AL

4、L（表示所有自由度），然后單擊 OK按鈕執(zhí)行耦合操 作。用途是：主要用于耦合節(jié)點(diǎn)間的部分自由度， 常見的情況是實(shí)現(xiàn)鉸接、 銷接、 萬(wàn)向節(jié)等連接處理。ANSYS 的耦合命令1 耦合當(dāng)需要迫使兩個(gè)或多個(gè)自由度取得相同（但未知）值，可以將這些自由度耦合在一起。耦合自由度 集包含一個(gè)主自由度和一個(gè)或多個(gè)其它自由度。典型的耦合自由度應(yīng)用包括：?模型部分包含對(duì)稱；?在兩重復(fù)節(jié)點(diǎn)間形成銷釘、鉸鏈、萬(wàn)向節(jié)和滑動(dòng)連接； ?迫使模型的一部分表現(xiàn)為剛體。如何生成耦合自由度集1. 在給定節(jié)點(diǎn)處生成并修改耦合自由度集命令： CPGUI: Main Menu>Preprocessor>Coupling / C

5、eqn>Couple DOFs 在生成一個(gè)耦合節(jié)點(diǎn)集之后，通過執(zhí)行一個(gè)另外的耦合操作（保證用相同的參考編號(hào)集）將更多節(jié)點(diǎn)加到 耦合集中來(lái)。也可用選擇邏輯來(lái)耦合所選節(jié)點(diǎn)的相應(yīng)自由度。用 CP 命令輸入負(fù)的節(jié)點(diǎn)號(hào)來(lái)刪除耦合集中 的節(jié)點(diǎn)。要修改一耦合自由度集（即增、刪節(jié)點(diǎn)或改變自由度標(biāo)記）可用 CPNGEN 命令。（不能由 GUI 直接得到 CPNBGEN 命令）。2. 耦合重合節(jié)點(diǎn)。CPINTF 命令通過在每對(duì)重合節(jié)點(diǎn)上定義自由度標(biāo)記生成一耦合集而實(shí)現(xiàn)對(duì)模型中重合節(jié)點(diǎn)的耦合。此操 作對(duì) “扣緊 ”幾對(duì)節(jié)點(diǎn)（諸如一條縫處）尤為有用。命令： CPINTFGUI: Main Menu>Pre

6、processor>Coupling / Ceqn>Coincident Nodes3. 除耦合重復(fù)節(jié)點(diǎn)外，還可用下列替換方法迫使節(jié)點(diǎn)有相同的表現(xiàn)方式：o 如 果 對(duì) 重 復(fù) 節(jié) 點(diǎn) 所 有 自 由 度 都 要 進(jìn) 行 耦 合 ， 常 用 NUMMRG 命 令 （ GUI ： Main Menu>Preprocessor>Numbering Ctrls>Merge Items ）合并節(jié)點(diǎn)。o 可用 EINTF 命令（ GUI ： Main Menu> Preprocessor>Create> Elements >At Coincid Nd）

7、通在重復(fù)節(jié)點(diǎn)對(duì)之間生成 2 節(jié)點(diǎn)單元來(lái)連接它們。o 用 CEINTF 命令（ GUI ： Main Menu>Preprocessor> Coupling/Ceqn >Adjacent Regions）將兩個(gè)有不相似網(wǎng)格模式的區(qū)域連接起來(lái)。這項(xiàng)操作使一個(gè)區(qū)域的選定節(jié)點(diǎn)與另一個(gè)區(qū)域的選定單元連接起來(lái)生成約束 方程。生成更多的耦合集一旦有了一個(gè)或多個(gè)耦合集，可用這些方法生成另外的耦合集：1. 用下列方法以相同的節(jié)點(diǎn)號(hào)但與已有模式集不同的自由度標(biāo)記生成新的耦合集。命令： CPLGENGUI: Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceqn&

8、gt;Gen w/Same Nodes2. 用下列方法生成與已有耦合集不同 （均勻增加的） 節(jié)點(diǎn)編號(hào)但有相同的自由度標(biāo)記的新的耦合集： 命令： CPSGENGUI: Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceqn>Gen w/Same DOF使用耦合注意事項(xiàng) 1.每個(gè)耦合的節(jié)點(diǎn)都在節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系下進(jìn)行耦合操作。通常應(yīng)當(dāng)保持節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系的一致性。 2.自由度是在一個(gè)集內(nèi)耦合而不是集之間的耦合。不允許一個(gè)自由度出現(xiàn)在多于一個(gè)耦合集中。3. 由 D 或共它約束命令指定的自由度值不能包括在耦合集中。4. 在減縮自由度分析中，如果主自由度要從耦合自由度集中選取，

9、只有主節(jié)點(diǎn)的自由度才能被指定為主自 由度。5. 在結(jié)構(gòu)分析中，耦合自由度以生成一剛體區(qū)域有時(shí)會(huì)引起明顯的平衡破壞。不重復(fù)的或不與耦合位移方 向一致的一個(gè)耦合節(jié)點(diǎn)集會(huì)產(chǎn)生外加力矩但不出現(xiàn)在反力中。2 約束方程約束方程提供了比耦合更通用的聯(lián)系自由度的方法。有如下形式：Gflfrstan/ 'XCoefficienit 1 * t7(7)z-i這里U （I）是自由度，N是方程中項(xiàng)的編號(hào)。如何生成約束方程1.直接生成約束方程直接生成約束方程：命令：CEGUI: Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceqn>Constraint Eqn下面為一個(gè)

10、典型的約束方程應(yīng)用的例子，力矩的傳遞是由BEAM3單元與PLANE42單元（PLANE42單元無(wú)平面轉(zhuǎn)動(dòng)自由度）的連接來(lái)完成的：BEAMSIf虬 UY. R0T313一 51FL陽(yáng)E吒-;圖12-1建立旋轉(zhuǎn)和平移自由度的關(guān)系如果不用約束方程則節(jié)點(diǎn)2處表現(xiàn)為一個(gè)鉸鏈。下述方法可在梁和平面應(yīng)力單元之間傳遞力矩，自由度之間滿足下面的約束方程：R0TZ2 = （UY3 - UY1）/100 = UY3 - UY1 - 10*ROTZ2相應(yīng)的ANSYS命令為：CE,1,0,3,UY,1,1,UY,-1,2,R0TZ,-10修改約束方程在PREP7或SOLUTION 中修改約束方程中的常數(shù)項(xiàng)：命令：CEC

11、MODGUI: Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceqn>Modify ConstrEqnMain Menu>Preprocessor>Loads>Other>Modify ConstrEqnMain Menu>Solution>Other>Modify ConstrEqn如果要修改約束方程中的其它項(xiàng)，必須在求解前在PREP7中用使CE命令（或相應(yīng) GUI途徑）。2.自動(dòng)生成約束方程生成剛性區(qū)域（此操作CERIG命令通過寫約束方程定義一個(gè)剛性區(qū)域。通過連接一主節(jié)點(diǎn)到許多從節(jié)點(diǎn)來(lái)定義剛性區(qū) 中的主自由

12、度與減縮自由度分析的主自由度是不同的）命令：CERIGGUI: Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceqn>Rigid Region將CERIG命令的Ldof設(shè)置為ALL （缺?。瞬僮鲗槊繉?duì)二維空間的約束節(jié)點(diǎn)生成三個(gè)方程。 這三個(gè)方程在總體笛卡爾空間確定三個(gè)剛體運(yùn)動(dòng)（UX、UY、ROTZ ）。為在二維模型上生成一個(gè)剛性區(qū)域，必須保證X-Y平面為剛性平面，并且在每個(gè)約束節(jié)點(diǎn)有UX、UY和ROTZ三個(gè)自由度。類似地，此操作也可在三維空間為每對(duì)約束節(jié)點(diǎn)生成六個(gè)方程，在每個(gè)約束節(jié)點(diǎn)上必須有（UX、UY、UZ、ROTX、ROY和ROTZ ）六個(gè)自

13、由度。輸入其它標(biāo)記的Ldof域?qū)⒂胁煌淖饔?。如果此區(qū)域設(shè)置為UXYZ，程序在二維（X，Y）空間將寫兩個(gè)約束方程，而在三維空間（X、Y、Z）將寫三個(gè)約束方程。這些方程將寫成從節(jié)點(diǎn)的平移自由度和主 節(jié)點(diǎn)的平移和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。類似地，RXYZ標(biāo)記允許生成忽略從節(jié)點(diǎn)的平移自由度的部分方程。其它標(biāo)記的Ldof將生成其它類型的約束方程。總之，從節(jié)點(diǎn)只需要由Ldof標(biāo)記的自由度，但主節(jié)點(diǎn)必須有所有的平移和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度（即二維的UX、UY和ROTZ ;三維的UX、UY、UZ、ROTX、ROTY、ROTZ ）。對(duì)由沒有轉(zhuǎn)動(dòng)自由度單元組成的模型，應(yīng)當(dāng) 考慮增加一個(gè)虛擬的梁?jiǎn)卧栽谥鞴?jié)點(diǎn)上提供旋轉(zhuǎn)自由度。將疏密不同的

14、已劃分網(wǎng)格區(qū)域連在一起可將一個(gè)區(qū)域（網(wǎng)格較密）的已選節(jié)點(diǎn)與另一個(gè)區(qū)域（網(wǎng)格較?。┑囊堰x單元用CEINTF命令（菜單途徑Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceqn>Adjacent Regions）連起來(lái)生成約束方程。Fine MeshCoarse jtesh(seled nodes)(select elerrertts)這項(xiàng)操作將不相容網(wǎng)格形式的區(qū)域系”在一起。在兩區(qū)域的交界處，從網(wǎng)格稠密的區(qū)域選擇節(jié)點(diǎn)A,從網(wǎng)格粗糙區(qū)域選擇單元 B，用區(qū)域B單元的形函數(shù)，在相關(guān)的區(qū)域 A和B界面的節(jié)點(diǎn)處寫約束方程。ANSYS允許這些節(jié)點(diǎn)位置使用兩公差準(zhǔn)則。節(jié)點(diǎn)在單元之外超過第一公差就認(rèn)為節(jié)點(diǎn)不在界面上。節(jié)點(diǎn)貼近單元 表面的距離小于第二公差則將節(jié)點(diǎn)移到表面上，見下圖。對(duì)CEINTF命令有些限制：應(yīng)力或熱通量可能會(huì)不連續(xù)地穿過界面。界面區(qū)域的節(jié)點(diǎn)不能指定位移?？捎?每節(jié)點(diǎn)有六個(gè)自由度的單元接合 6自由度實(shí)體。從已有約束方程集生成約束方程集可用CESGEN命令從已有約束方程集生成約束方程。那么已有約束方程集內(nèi)的節(jié)點(diǎn)編號(hào)將增加以生成另 外的約束方程集。另外約束方程集的標(biāo)記和系數(shù)保持與原集的一致。命令：CESGENGUI: Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceq