耦合和约束方程.ppt

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1、耦合和约束方程,第 17章,January 30,2001Inventory#0014433-2,3.耦合和约束方程,正如自由度约束能约束模型中确定的节点一样，耦合和约束方程可以建立节点间的位移关系。本章主要讨论何时需要建立、怎样建立节点间的耦合和约束方程。主要内容:A.耦合B.约束方程C.专题,January 30,2001Inventory#0014433-3,耦合和约束方程A.耦合,耦合是使一组节点具有相同的自由度值.除了自由度值是由求解器计算而非用户指定外，与约束相类似。例如:如果节点1和节点2在UX方向上耦合，求解器将计算节点1的UX值并简单地把该值赋值给节点2的UX。一个耦合设置是

2、一组被约束在一起，有着同一方向的节点(即一个自由度)。一个模型中可以定义多个耦合，但一个耦合中只能包含一个方向的自由度。,January 30,2001Inventory#0014433-4,耦合和约束方程.耦合,一般应用:施加对称条件无摩擦界面铰接,January 30,2001Inventory#0014433-5,耦合和约束方程.耦合,施加对称条件耦合自由度常被用来施加移动或循环对称性条件。这可以保证平面截面依然是平面。例如：-对圆盘扇区模型(循环对称),应使两个对称边界上的对应节点在各个自由度上耦合。对锯齿形模型的半齿模型(平移对称),应使一个边上的节点在各自由度上耦合,关于此边对称,

3、这些节点的所有自由度都要耦合,January 30,2001Inventory#0014433-6,耦合和约束方程.耦合,无摩擦界面如果满足下列条件，则可用耦合自由度模拟接触面。表面保持接触几何线性分析(小变形)忽略摩擦在两个面上，节点是一一对应的通过耦合垂直于接触面的重合节点来模拟接触面。,January 30,2001Inventory#0014433-7,耦合和约束方程.耦合,铰接耦合可用来模拟铰接，如：万向节、铰链借助力矩释放可模拟铰接:只耦合连接节点间的位移自由度，不耦合旋转自由度 例如,下图中，若A处重合两节点在UX、UY方向上耦合，旋转不耦合，则A连接可模拟成铰接。,Januar

4、y 30,2001Inventory#0014433-8,耦合和约束方程.耦合,怎样创建耦合设置根据使用不同，可用多种方法进行耦合设置.将节点进行同方向耦合:选择所需要的设置。接着使用 CP命令或 or Preprocessor Coupling/Ceqn Couple DOFs.例如,cp,ux,all 是把所有选择节点在UX方向上耦合。,January 30,2001Inventory#0014433-9,耦合和约束方程.耦合,同一位置节点间的耦合:首先确保所有要耦合的节点都被选择。接着使用命令 CPINTF 或 Preprocessor Coupling/Ceqn Coincident

5、Nodes.例如,cpintf,uy同一位置的所有节点在UY上耦合(包含 0.0001的缺省误差)。,January 30,2001Inventory#0014433-10,耦合和约束方程.耦合,不在同一位置节点间的耦合,如循环对称:首先确保所有要耦合的节点都被选择。然后使用命令 CPCYC 或 Preprocessor Coupling/Ceqn Offset Nodes.例如,cpcyc,all,1,0,30,0把圆心角相差 30的对应节点的各自由度进行耦合(注：当前KCN选项是总体柱坐标系）,January 30,2001Inventory#0014433-11,耦合和约束方程.耦合,记

6、忆要点:耦合中的自由度方向(UX,UY,等)是节点坐标系中的方向.求解器只保留耦合中的第一个自由度，并把它作为主自由度，而不保留其余自由度.施加在耦合节点上的载荷（在耦合自由度方向）求和后作用在主节点上.耦合自由度上的约束只能施加在主节点上.,January 30,2001Inventory#0014433-12,耦合和约束方程.耦合,演示:恢复文件 sector.db 并求解(无耦合自由度)设置 RSYS=1，画出SXY.注意无耦合时的“梁”特性.显示扩展绘图(使用 EXPAND12的工具按钮),然后关闭扩展进入前处理PREP7，使用cpcyc命令耦合节点(Coupling/Ceqn Off

7、set Nodes KCN=1,DY=30)求解设置 RSYS=1，画出 SXY显示扩展的图形改变 DSCALE=1,重新画图,January 30,2001Inventory#0014433-13,耦合和约束方程B.约束方程,约束方程定义了节点自由度间的线性关系。若两个自由度耦合,它们的简单关系是 UX1=UX2.约束方程是耦合的更一般形式，允许写诸如 UX1+3.5*UX2=10.0的约束方程.在一个模型中可以定义任意多个约束方程。另外，一个约束方程可以包含任意数量的节点和自由度的集合。约束方程的一般形式是:Coef1*DOF1+Coef2*DOF2+Coef3*DOF3+.=Consta

8、nt,January 30,2001Inventory#0014433-14,耦合和约束方程.约束方程,一般应用于:连接不同的网格连接不同类型的单元建立刚性区过盈装配,January 30,2001Inventory#0014433-15,耦合和约束方程.约束方程,连接不同的网格两个已划分网格的实体部分在某个面相连接，若它们的节点不相同，可以通过建立约束方程来建立连接.处理此类情况最容易的方法是使用 CEINTF 命令(Preprocessor Coupling/Ceqn Adjacent Regions).,首先选择网格划分较细的对象的节点和另一方的单元.自动计算所有必要的系数和常数.适合于

9、实体单元对实体单元,2-D 或 3-D.,January 30,2001Inventory#0014433-16,耦合和约束方程.约束方程,连接不同类型的单元如果需要连接自由度集不同的单元类型，则要求写出约束方程以便于从一类单元向另一类单元传递载荷:梁与实体或垂直于壳的梁壳与实体等.本内容典型的命令是：CE 命令(Preprocessor Coupling/Ceqn Constraint Eqn),January 30,2001Inventory#0014433-17,耦合和约束方程.约束方程,建立刚性区约束方程通常被用来模拟刚性区。作用在节点（主节点）上的载荷将被恰当地分配到刚性区的其它节点上。使用CERIG 命令(或 Preprocessor Coupling/Ceqn Rigid Region).,January 30,2001Inventory#0014433-18,耦合和约束方程.约束方程,过盈装配同接触耦合相类似，但在两界面间允许有过盈量或间隙.典型方程:0.01=UX(node 51)-UX(node 251),January 30,2001Inventory#0014433-19,耦合和约束方程C.专题,耦合和约束方程练习,