ANSYS第十二章 耦合和约束方程

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1、第十二章耦合和约束方程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

2、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：CPGUI:MainMenu>Preprocessor>Coupling/Ceqn>CoupleDOFs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

3、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：CPINTFGUI:MainMenu>Preprocessor>Coupling/Ceqn>CoincidentNodes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：·如果对重复节点所有自由度都要进行耦合，通常

4、用NUMMRG命令（菜单途径MainMenu>Preprocessor>NumberingCtrls>MergeItems）将这些节点合并起来更方便。·可用EINTF命令（菜单途径MainMenu>Preprocessor>Create>Elements>AtCoincidNd）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MainMenu>Preprocessor>Coupling/Ceqn>AdjacentRegions）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。1

5、2.3.3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：CPLGENGUI:MainMenu>Preprocessor>Coupling/Ceqn>Genw/SameNodes·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：CPSGENGUI:MainMenu>Preprocessor>Coupling/Ceqn>Genw/SameDOF12.3.4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：CPLISTG

6、UI:UtilityMenu>List>Other>CoupledSets>AllCPnodesselectedUtilityMenu>List>Other>CoupledSets>AnyCPnodeselected·用下列方法删除耦合自由度集：命令：CPDELEGUI:MainMenu>Preprocessor>Coupling/Ceqn>DelCoupledSets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。

7、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。12.5什么是约束方程？线性约束方程提供了一种比简单耦合更通用的联系自由度值的方法。约束方程必须有如下形式：这里U（I）是自由度项（I），