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耦合和约束方程讲座 (转帖,略修改) (2)  

2011-03-09 19:45:57|  分类: ANSYS 一般 |  标签: |举报 |字号 订阅

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二 耦合 

    当需要迫使两个或多个自由度取得相同(但未知)值,可以将这些自由度耦合在一起。

    耦合自由度集包含一个主自由度和一个或多个从自由度,求解时将强迫从自由度与主自由度相等。
           典型的耦合自由度应用包括:

      *    模型部分包含对称;

      *    在两重复节点间形成销钉、铰链、万向节和滑动连接;

      *    迫使模型的一部分表现为刚体。

 

1.   如何生成耦合自由度集

(1)   在给定节点处生成并修改耦合自由度集
           命令:CP
            GUI: Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceqn>Couple DOFs

在生成一个耦合节点集之后,通过执行一个另外的耦合操作(保证用相同的参考编号集)将更多节点加到耦合集中来。也可用选择逻辑来耦合所选节点的相应自由度。用 CP 命令输入负的节点号来删除耦合集中的节点。要修改一耦合自由度集(即增、删节点或改变自由度标记)可用 CPNGEN 命令。(不能由 GUI 直接执行 CPNGEN 命令)。

(2)   耦合重合节点

CPINTF 命令通过在每对重合节点上定义自由度标记生成一耦合集而实现对模型中重合节点的耦合。此操作对“扣紧”几对节点(诸如一条缝处)尤为有用。
          命令:CPINTF
           GUI: Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceqn>Coincident Nodes

除耦合重合节点外,还可用下列替换方法迫使节点有相同的表现方式:

    *  如果对重合节点所有自由度都要进行耦合,常用 NUMMRG 命令(GUI:Main Menu > Preprocessor > Numbering Ctrls > Merge Items)合并节点。

    *  可用 EINTF 命令(GUI:Main Menu >  Preprocessor > Create >  Elements  > At Coincid Nd)通过在重合节点对之间生成2节点单元来连接它们。

    *  用 CEINTF 命令(GUI:Main Menu > Preprocessor >  Coupling/Ceqn > Adjacent Regions)将两个有不协调网格模式的区域连接起来。这项操作使一个区域的选定节点与另一个区域的选定单元连接起来生成约束方程。

 

(3)   生成更多的耦合集

    一旦有了一个或多个耦合集,可用这些方法生成另外的耦合集:

   *   用下列方法以相同的节点号但与已有模式集不同的自由度标记生成新的耦合集。
              命令:CPLGEN
               GUI: Main Menu > Preprocessor > Coupling/Ceqn > Gen w/Same Nodes

    *  用下列方法生成与已有耦合集不同(均匀增加的)节点编号但有相同的自由度标记的新的耦合集:
             命令:CPSGEN
              GUI: Main Menu > Preprocessor > Coupling / Ceqn > Gen w/Same DOF

 

(4) 使用耦合注意事项

*  每个耦合的节点都在节点坐标系下进行耦合操作。通常应当保持节点坐标系的一致性。

*  自由度是在一个集内耦合而不是集之间的耦合。不允许一个自由度出现在多于一个耦合集中。

*  由 D 或其它约束命令指定的自由度值不能包括在耦合集中。

*  在减缩自由度分析中,如果主自由度要从耦合自由度集中选取,只有主节点的自由度才能被指定为减缩的主自由度。

*  在结构分析中,耦合自由度以生成一刚体区域有时会引起明显的平衡破坏。不重复的或不与耦合位移方向一致的一个耦合节点集会产生外加力矩但不出现在反力中。

 

三.  关于节点耦合

关于节点耦合,网上很多教程是关于如何耦合,怎样耦合,讲的很好很全面,但都是关于操作的,对于没有特定工程经验的朋友来说(比如学结构的要分析热结构耦合问题,又不了解热学理论),为什么耦合?才是真正的问题!知其然要知其所以然(本人总是做不到啊!)以下总结希望能对你有帮助,希望你能更容易的了解耦合!


   1.  耦合
    当生成模型时,典型地是用单元去连接节点以建立不同自由度间的关系,但是,有时需要能够刻划特殊细节(刚性区域结构的铰链连接,对称滑动边界,周期条件,和其他特殊内节点连接等)。这些仅用单元还不足以表达。可用耦合和约束方程来建立节点自由度间的特殊联系,利用这些技术能进行单元做不到的自由度连接。
    1)什么是耦合
    当需要迫使两个或多个自由度(DOFs)取得相同(但未知)值时,可以将这些自由度耦合在一起,耦合自由度集包含一个主自由度和一个或多个其他自由度 (从自由度)。耦合只能将主自由度保存在分析的矩阵方程里,而将耦合集内的其他自由度删除。计算的主自由度值将分配到耦合集内的所有其他自由度中。
    典型的耦合自由度应包括:部分模型包含对称;在两个重复节点间形成销钉,铰链,万向节和滑动连接;迫使模型的一部分表现为刚体。
    2)如何生成耦合
        命令:cp
        GUI:preprocessor -> coupl/ceqn -> couple DOF
    在生成一个耦合节点之后,通过执行一个另外的耦合操作(保证用相同的参考编号集)将更多节点加到耦合集中。也可用选择逻辑来耦合所选节点的全部耦合。可用 cp 命令输入负的节点号来删除耦合集合中的节点。要修改一耦合自由度(即增、删节点或改变自由度标记)用 CPNGEN命令(无 GUI 方式)。
    CPINTF 命令通过在对每对重合节点上定义自由度标记生成一耦合集而实现对模型重合节点的耦合。此操作对“扣紧”几对节点(诸如一条缝)尤为有用
        命令: CPINTF
        GUI:preprocessor -> couple/ceqn -> coincident nodes
    除耦合重合节点外,还可用下列替换方法迫使节点有相同的变现方式:
(1)    如果对重合节点所有自由度都要耦合,通常用 NRMMRG  命令合并节点:

numbering -> mergeit

将这些节点合并起来更方便;
(2)   可用 EINTF 命令:

create -> element -> at coincident

在重合节点生成 2 节点单元连接;
(3)   用 EINTF  命令

preprocessor -> couple/ceqn -> adjacent rejoins

将两个不相似网格模式的区域连接起来,这项操作自动将一个区域的选定节点与另一个区域的选定单元连接起来生成约束方程;
(4)   用下列方法以相同的节点号但与已有模式集不同的自由度标记生成新的耦合集
        命令:CPSGEN
        GUI:  preprocessor -> couple/ceqn -> genw/sam node
(5)   用下列方法生成与已有耦合集不同(均匀增加的)节点编号但有相同的自由度标记的新耦合集
        命令:CPSGEN
         GUI:  preprocessor -> couple/ceqn -> genw_samdof
(6)   用下列方法对耦合自由度集列表
        命令:CPLIST
         GUI:  Utility -> list -> other -> couple set
(7)   用下列方法删除耦合
        命令:CPDELE
        GUI:  preprocessor -> del couple sets(删除耦合集)

    必须用 cpngen 命令或 cp 命令从耦合集中删除特定的节点!


3)  耦合的其他条件
    (1)   每个耦合的节点都在节点坐标系下进行耦合操作,通常应当保持各耦合节点的节点坐标系一致性;
    (2)   自由度是在一个集内耦合而不是集之间耦合,不允许一个自由度出现在多于一个耦合集中;
    (3)   接地自由度(由 D 或其他约束命令指定自由度值)不能包括在耦合集合中;
    (4)   在减缩自由度分析中,如果主自由度要从耦合自由集中选取,只有主要自由度才能被指定为主自由度(不能指定耦合集中的删除自由度为主自由度)
    (5)   在结构分析中,耦合自由度用于生成刚体区域有时会引起明显的平衡破坏,不重复的或不与耦合位移方向一致的一个耦合节点集会产生外加力矩但不会出现在反力中。

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