說明約束方程的四種普遍應(yīng)用省公開課一等獎全國示范課微課金獎?wù)n件

模具

耦合和約束方程

4/13/20241第1頁在完成此章學(xué)習(xí)之后，給出一個已經(jīng)劃分好網(wǎng)格模型數(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)自由度之間聯(lián)絡(luò)ModuleObjective第一講耦合3-1. 定義耦合設(shè)置3-2. 說明耦合三種普遍應(yīng)用.3-3. 采取3種不一樣方法建立耦合關(guān)系.第二講約束方程\3-4. 定義“約束方程”3-5. 說明約束方程四種普遍應(yīng)用3-6. 采取四種不一樣方法生成約束方程.LessonObjectives目標(biāo)4/13/20242第2頁第一講

耦合

4/13/20243第3頁耦合設(shè)置

Objective3-1. 定義“耦合設(shè)置”一個耦合設(shè)置是一組被約束在一起，有著相同大小，但值未知自由度耦合設(shè)置特點(diǎn)：只有一個自由度卷標(biāo)－如：ux,uy或temp可含有任意節(jié)點(diǎn)數(shù)任意實(shí)際自由度方向－ux在不一樣節(jié)點(diǎn)上可能是不一樣主、從自由度概念加在主自由度上載荷Definition4第4頁耦合普通應(yīng)用

1. 施加對稱性條件：耦合自由度常被用來實(shí)施移動或循環(huán)對稱條件.考慮在均勻軸向壓力下空心長圓柱體，此3－D結(jié)構(gòu)可用下面右圖所表示2－D軸對稱模型表示.xyxy123451112131415因為結(jié)構(gòu)對稱性，上面一排結(jié)點(diǎn)在軸向上位移應(yīng)該相同Objective3-2. 說明耦合三種普通性應(yīng)用.

中國最大資料庫下載5第5頁耦合普通性應(yīng)用（續(xù)）

2.無摩擦界面假如滿足以下條件，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（小變形）忽略摩擦在兩個界面上，節(jié)點(diǎn)是一一對應(yīng).經(jīng)過僅耦合垂直于接觸面移動來模擬接觸.

優(yōu)點(diǎn):分析依然是線性無間隙收斂性問題6第6頁3.

鉸接 耦合可用來模擬力耦松弛松，比如鉸鏈、無摩擦滑動器、萬向節(jié)耦合普通性應(yīng)用（續(xù)）考慮一個2D梁模型，每個節(jié)點(diǎn)上有三個自由度ux、uy和rotz，A點(diǎn)為一鉸鏈連接。將同一位置節(jié)點(diǎn)自由度ux、uy耦合起來。12A節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)2處于同一位置，但為于清楚起見，在圖上分開顯示。.為了模擬鉸接，將同一位置兩個節(jié)點(diǎn)移動自由度耦合起來，而不耦合轉(zhuǎn)動自由度7第7頁耦合普通性應(yīng)用（續(xù)）在循環(huán)對稱切面上對應(yīng)位置實(shí)施自由度耦合。用耦合施加循環(huán)對稱性8第8頁建立耦合關(guān)系

Objective3-3. 經(jīng)過三種不一樣方法建立耦合關(guān)系進(jìn)入人為地創(chuàng)建耦合關(guān)系菜單路徑:MainMenu:Preprocessor>Coupling/Ceqn>CoupleDOFsProcedure1......2......3......

2. 單擊OK1. 拾取將要耦合結(jié)點(diǎn)3. 輸入耦合設(shè)置參考號，選擇自由度卷標(biāo).4. 單擊OK.9第9頁建立耦合關(guān)系（續(xù)）在零偏移量一組節(jié)點(diǎn)之間生成附加耦合關(guān)系:MainMenu:Preprocessor>Coupling/Ceqn>Genw/SameNodesProcedure1......2......3......

3. 單擊OK1. 輸入現(xiàn)存耦合設(shè)置參考號.2. 對每個設(shè)置指定新自由度卷標(biāo).10第10頁建立耦合關(guān)系（續(xù)）在同一位置節(jié)點(diǎn)之間自動生成耦合關(guān)系:MainMenu:Preprocessor>Coupling/Ceqn>CoincidentNodesProcedure1......2......3......

1. 指定自由度卷標(biāo).2. 指定節(jié)點(diǎn)位置容差3. 單擊OK11第11頁練習(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)全部節(jié)點(diǎn)對上建立UY耦合關(guān)系a. 選擇耦合重合結(jié)點(diǎn).b. 拾取UY3. 求解并進(jìn)行后處理12第12頁練習(xí) －耦合循環(huán)對稱邊界

Exercise1. 以作業(yè)名“cprot”進(jìn)入ANSYS2. 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，生成含有Y增量為30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Y＝30增量拷貝全部結(jié)點(diǎn).4. 在同一位置節(jié)點(diǎn)上生成適當(dāng)耦合關(guān)系.a. Choosecouplecoincidentnodes.b. ChooseAllAppropriate.5. 不選擇附在單元上節(jié)點(diǎn).a. 選擇entity,nodeattachedto.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)對稱性模型接觸問題13第13頁練習(xí) －耦合循環(huán)對稱邊界（續(xù)）a. 以Y＝－30增量拷貝全部節(jié)點(diǎn).b. 對節(jié)點(diǎn)號增量輸入0.7. 選擇everythry8. 對全部處于同一位置節(jié)點(diǎn)進(jìn)行merge操作

a.Numberingcontrols>Mergeitems.b. 關(guān)掉警告信息.9. 將全部節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系轉(zhuǎn)到總體柱坐標(biāo)系a. MainMenu:Preprocessor>-Modeling-Move/Modify>RotatenodeCStoactiveCS.b. 拾取all10. 求解并進(jìn)行后處理.14第14頁第二講

約束方程4/13/202415第15頁約束方程

Objective3-4. 定義“約束方程”約束方程定義節(jié)點(diǎn)自由度之間線性關(guān)系約束方程特點(diǎn)自由度卷標(biāo)任意組合.任意節(jié)點(diǎn)號.任意實(shí)際自由度方向――在不一樣節(jié)點(diǎn)上ux可能不一樣.例Constant=Coef1*DOF1+Coef2*DOF2+...Definition16第16頁約束方程應(yīng)用1.

連接不一樣網(wǎng)格:實(shí)體與實(shí)體界面2－D或3－D相同或相同單元類型單元面在同一表面上，但結(jié)點(diǎn)位置不重合Objective3-5. 3－5說明約束方程四種應(yīng)用.17第17頁約束方程應(yīng)用（續(xù)）

建立轉(zhuǎn)動自由度和移動自由度之間關(guān)系2. 連接不相同單元類型:殼與實(shí)體垂直于殼或?qū)嶓w梁.18第18頁3. 建立剛性區(qū)在一些特殊情況下，全剛性區(qū)給出了約束方程另一個應(yīng)用全剛性區(qū)和部分剛性區(qū)約束方程都可由程序自動生成約束方程應(yīng)用（續(xù)）19第19頁4. 過盈裝配與接觸耦合相同，但在兩個界面之間允許有過盈量或穿透經(jīng)典方程:0.01=UX(node51)-UX(node251)約束方程應(yīng)用（續(xù)）20第20頁建立約束方程過程Objective3-6. 采取四種不一樣方法建立約束方程.人工建立約束方程菜單路徑：MainMenu:Preprocessor>Coupling/Ceqn>ConstraintEqnProcedure1......2......3......

2. 單擊OK.1. 輸入常數(shù)項，節(jié)點(diǎn)號，自由度卷標(biāo)和方程系數(shù).21第21頁建立約束方程過程（續(xù)）以現(xiàn)有約束方程為基礎(chǔ)生成約束方程：1. 生成第一個約束方程:MainMenu:Preprocessor>Coupling/Ceqn>ConstraintEqn.2. 生成其余約束方程:MainMenu:Preprocessor>Coupling/Ceqn>Genw/SameDOF.Procedure1......2......3......

生成約束方程數(shù).現(xiàn)存約束方程中節(jié)點(diǎn)增量3. 選擇OK生成約束方程起始序號，終止序號和增量22第22頁建立約束方程過程（續(xù)）

經(jīng)過“剛性區(qū)”來建立約束方程MainMenu:Preprocessor>Coupling/Ceqn>RigidRegion>拾取將要連在一起結(jié)點(diǎn)，然后單擊OKProcedure1......2......3......

1. 選擇將要使用剛性區(qū)類型（自由度設(shè)置）2. 單擊OK23第23頁建立約束方程過程（續(xù)）在相鄰區(qū)域生成約束方程：1. 從網(wǎng)格較密區(qū)域中選擇節(jié)點(diǎn)2. 從網(wǎng)格較稀區(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)域中最小單元長度比率.5. 單擊OK4. 在約束方程中將要使用自由度24第24頁練習(xí)－在蝸輪葉片上建立約束方程

Exercise在此練習(xí)中，將使用約束方程將含有不一樣單元類型和不一樣網(wǎng)格兩部分連接起來。這兩部分分別是渦輪葉片段