技能培训专题 ANSYS中节点耦合的方法及应用

技能培训专题 ANSYS中节点耦合的方法及应用

耦合 ANSYS 中节点耦合的方法及应用 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其它自由度。耦合只将主自由度保存在分析的矩阵方程里，而将耦合集内的其 它自由度删除。计算的主自由度值将分配到耦合集内的所有其它自由度中去。 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。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其它自由度。 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*作对“扣紧”几对节点（诸如一条缝处）尤为有用。 生成更多的耦合集 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。 耦合和约束方程 12.1 概述 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。但时，有时 需要能够刻画特殊的细节（刚性区域，结构的铰链连接，对称滑动边界、周期条件和其它特 殊内节点连接等）。这些用单元不足以来表达。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。 12.2 何谓耦合？ 当需要迫使两个或多个自由度（DOFs）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其它自由度。耦合只将主自由度保 存在分析的矩阵方程里，而将耦合集内的其它自由度删除。计算的主自由度值将分配到耦合 集内的所有其它自由度中去。 典型的耦合自由度应用包括：1）模型部分包含对称；2）在两重复节点间形成销钉、 铰链、万向节和滑动连接；3）迫使模型的一部分表现为刚体（见本章中对约束方程能适用 于更通用刚体区域的讨论）。 12.3 如何生成耦合自由度集 12.3.1 在给定节点处生成并修改耦合自由度集 用下列方法定义（或修改）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全部耦合。可用 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 直接得到 CPNBGEN 命令）。 12.3.2 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 除耦合重复节点外，还可用下列替换方法迫使节点有相同的表现方式： 1 试用来模拟 接头的处理 接头已经用接触计算过 ·如果对重复节点所有自由度都要进行耦合，通常用 NUMMRG 命令（菜单途径 Main Menu>Preprocessor>Numbering Ctrls>Merge Items）将这些节点合并起来更方便。 ·可用 EINTF 命令（菜单途径 Main Menu> Preprocessor>Create> Elements >At Coincid Nd）通过在重复节点对之间生成 2 节点单元来连接它们。 ·用 CEINTF 命令（菜单途径 Main Menu>Preprocessor> Coupling/Ceqn >Adjacent Regions）将两个有不相似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。 12.3.3 生成更多的耦合集 一旦有了一个或更多耦合集，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 12.3.4 耦合集的列表和删除 ·用下列方法对耦合自由度集列表： 命令：CPLIST GUI: Utility Menu>List>Other>Coupled Sets>All CP nodes selected Utility Menu>List>Other>Coupled Sets>Any CP node selected ·用下列方法删除耦合自由度集： 命令：CPDELE GUI: Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceqn>Del Coupled Sets 这项操作删除全部的耦合集，必须用 CPNGEN 命令或 CP 命令（或其 GUI 途径）从耦合 集中删除特定的节点。 12.4 耦合的其它条件 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。 接地的自由度（即由 D 或共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） 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。 CPINTF, Lab, TOLER 耦合重合节点的自由度 如 cpintf,ux,0.01 对重合节点的 ux 项约束 0.01 是容差 默认是 0.001 可以不设置 使用耦合或约束方程的优点是分析还是线性的 如果接触模型没有摩擦, 接触区域始终粘在一起, 并且分析是小挠度、小转动问题, 那么可 以用耦合或约束方程代替接触. 详细信息请参看 ANSYS 建模和网格划分指南. 主节点和从节点 貌似 ANSYS 默认耦合集中编号最小那个节点为主节点，其他未从节点。。施加外力位移等 要加在主节点上吧。