ANSYS的使用经验

2017-05-14 by:CAE仿真在线来源:互联网

ANSYS 查询函数(Inquiry Function)

在ANSYS操作过程或条件语句中,常常需要知道有关模型的许多参数值,如选择集中的单元数、节点数,最大节点号等。此时,一般可通过*GET命令来获得这些参数。现在,对于此类问题,我们有了一个更为方便的选择,那就是查询函数 — Inquiry Function。
Inquiry Function类似于ANSYS的 *GET 命令,它访问ANSYS数据库并返回要查询的数值,方便后续使用。ANSYS每执行一次查询函数,便查询一次数据库,并用查询值替代该查询函数。
假如你想获得当前所选择的单元数,并把它作为*DO循环的上界。传统的方法是使用*GET命令来获得所选择的单元数并把它赋给一个变量,则此变量可以作为*DO循环的上界来确定循环的次数
*get, ELMAX,elem,,count
*do, I, 1, ELMAX
…
…
*enddo
现在你可以使用查询函数来完成这件事,把查询函数直接放在*DO循环内,它就可以提供所选择的单元数
*do, I, ELMIQR(0,13)
…
…
*enddo
这里的ELMIQR并不是一个数组,而是一个查询函数,它返回的是现在所选择的单元数。括弧内的数是用来确定查询函数的返回值的。第一个数是用来标识你所想查询的特定实体(如单元、节点、线、面号等等),括弧内的第二个数是用来确定查询函数返回值的类型的(如选择状态、实体数量等)。
同本例一样,通常查询函数有两个变量,但也有一些查询函数只有一个变量,而有的却有三个变量。
查询函数的种类和数量很多,下面是一些常用、方便而快速快捷的查询函数
1 AREA—arinqr(areaid,key)
areaid—查询的面,对于key=12,13,14可取为0;
key—标识关于areaidr的返回信息
=1, 选择状态
=12,定义的数目
=13,选择的数目
=14,定义的最大数
=-1,材料号
=-2,单元类型
=-3,实常数
=-4,节点数
=-6,单元数
…
arinqr(areaid,key)的返回值
对于key=1
=0, areaid未定义
=-1,areaid未被选择
=1, areaid被选择
…
2 KEYPOINTS—kpinqr(kpid,key)

kpid—查询的关键点,对于key=12,13,14为0
key —标识关于kpid的返回信息
=1,选择状态
=12,定义的数目
=13,选择的数目
=14,定义的最大数目
=-1,数料号
=-2,单元类型
=-3,实常数
=-4,节点数,如果已分网
=-7,单元数,如果已分网
kpinqr(kpid,key)的返回值
对于key=1
=-1,未选择
=0,未定义
=1, 选择

3 LINE—lsinqr(lsid,key)
lsid—查询的线段,对于key=12,13,14为0
key—标识关于lsid的返回信息
=1, 选择状态
=2, 长度
=12,定义的数目
=13,选择的数目
=14,定义的最大数
=-1,材料号
=-2,单元类型
=-3,实常数
=-4,节点数
=-6,单元数
…
4 NODE—ndinqr(node,key)
node—节点号,对于key=12,13,14为0
key—标识关于node的返回信息
=1, 选择状态
=12,定义的数目
=13,选择的数目
=14,定义的最大数
=-2,超单元标记
=-3,主自由度
=-4,激活的自由度
=-5,附着的实体模型
ndinqr(node,key)的返回值
对于key=1
=-1,未选择

=0,未定义
=1, 选择

5 VOLUMES—vlinqr(vnmi,key)
vnmi—查询的体,对于key=12,13,14为0
key—标识关于vnmi的返回信息
=1,选择状态
=12,定义的数目
=13,选择的数目
=14,定义的最大数目
=-1,数料号
=-2,单元类型
=-3,实常数
=-4,节点数
=-6,单元数
=-8,单元形状
=-9,中节点单元
=-10,单元坐标系
vlinqr(vnmi,key)的返回值
对于key=1
=-1,未选择
=0,未定义
=1, 选择

ANSYS能实现直接流-固耦合分析吗?

ANSYS流固耦合分析有三种形式,可以实现全直接或半直接耦合分析:

一: ANSYS/Mechanical模块或含该模块的软件包中的流固耦合分析功能,但此处的流体是非流动的流体,而是静流体,它计算流体由于重力、惯性力、波动压力等引起的分布压力载荷与结构的相互作用。

二:ANSYS/FLOTRAN/Structural模块或含该模块的软件包中的流固耦合分析功能,在建立好流体分析环境和结构分析环境的前提下,利用ANSYS5.7版本新增的FSSOLV命令,可自动实现流固耦合迭代计算,并可对迭代容差、流场收敛精度、流场网格变形等进行控制。

三:ANSYS/LS-DYNA模块或含该模块的软件包中的ALE任意欧拉-拉格朗日流固耦合分析功能,分析模型的流体部分用欧拉单元、直接求解流动方程,可通过速度、加速度、罚函数三种方式直接与结构单元耦合计算。

ANSYS中的地震响应分析

ANSYS中地震响应分析有二种基本的方法:时间历程分析和响应谱分析。

单自由度系统固有频率变化时对某一次地震地面运动的响应构成一条响应曲线,工程上的响应谱曲线实际上是某一地震级别时各种地面运动响应曲线的包络线,这根包络线与单自由度的阻尼有关,因此在使用响应谱曲线时有二个关键因素:地震级别(对应最大加速度)和临界阻尼率.从理论上说,响应谱分析得到的数值应大于时间历程分析得到的最大响应,若时间历程分析得到的最大响应比响应谱分析得到的数值大,原因可能是阻尼的处理不当,如果无阻尼,由于某些频率的共振会使响应变大。

另外时间点的选取要看结构的固有频率,如果关心最大的结构固有频率为10Hz,则每秒钟至少有60-80个计算点

在ANSYS中建模后,能否把结构整体的质量、惯性矩等计算出来?

问:在ANSYS中建模后,能否把结构整体的质量、惯性矩等计算出来?
答:有两种办法。
1. Preprocessor>Operate>Calc Geom Items,可以求出面积、体积、形心、惯性矩等,如果给定了密度,也可以知道质量。
2. 在进行求解是你也可以看到程序会在OUTPUT窗口列出这些量。

在谱分析完成后,在组合模态之前如何获得结构每阶模态的响应

在谱分析完成后,进入POST1并利用*GET命令提取模态N的模态参与系数,然后利用载荷工况(Load Case)功能创建载荷工况,并将提取的模态参与系数指定为载荷工况的缩放系数,然后读入该载荷工况, 利用后处理功能处理。同理,可以获得其他模态的独立响应结果。下面是获得一阶模态响应的命令流:

*GET,PF1,MODE,1,PFACT !* 提取1阶模态的参与系数PF1
/POST1
SET,FIRST !* 读入1阶模态结果
LCDEF,1,1,1, !* 将1阶模态结果定义载荷工况1
LCFACT,1,PF1, !* 载荷工况1的缩放系数为PF1
LCASE,1, !* 读入载荷工况1
/EFACE,1 !* 后处理操作
AVPRIN,0, ,
PLNSOL,U,SUM,0,1

在进行多点谱分析的时候,如何正确施加不同的谱曲线

在多点谱分析中,施加后面的谱曲线时,应该删除上次定义的谱曲线,如要对结构分别施加两个方向的激励,分别是,y和x方向。应如下处理:

...
!施加 y方向
PSDUNIT,1,ACCG,9.81
PSDFRQ,1,..... !频率值
PSDVAL,1,..... !谱值
D,BASENODE,uy,1.0 !施加谱曲线
PFACT,1,BASE

D,BASENODE,UZ,1.0 !删除上一次定义的谱

!施加 X 方向
PSDUNIT,2,ACCG,9.81
PSDFRQ,1,..... !频率值
PSDVAL,1,..... !谱值
D,BASENODE,UX,1.0

在非线性屈曲分析中,如何在结构上产生初始几何缺陷

有两种方式:

1、先进行特征值屈曲分析获得屈曲行为的理论解,这也可作为非线性屈曲分析的起点;
UPCOORD命令只是提供结构的初始位移,非常接近于真实缺陷情况。通过UPCOORD,,ON命令,就可以让我们从一个有轻微缺陷而没有任何初始应变的结构开始进行非线性屈曲分析。

2、还可以在结构上施加一个小的干扰力以引起结构的屈曲,这个方法简单而直接,也通常能得到合理结果,如果干扰力太大则会明显影响计算精度。

/PREP7
/TITLE, BUCKLING OF A BAR WITH HINGED
ET,1,BEAM3 ! BEAM ELEMENT
R,1,.25,52083E-7,.5 ! AREA,IZZ,HEIGHT
MP,EX,1,30E6
N,1
N,11,,100
FILL
E,1,2
EGEN,10,1,1
FINISH
/SOLU
ANTYPE,STATIC ! STATIC ANALYSIS
PSTRES,ON ! CALCULATE PRESTRESS EFFECTS
M,2,UX,11,1 ! SELECT 10 UX DOF AS MASTERS
D,1,ALL ! FIX SYMMETRY END
F,11,FY,-1 ! UNIT LOAD AT FREE END
OUTPR,,1
SOLVE
FINISH
/SOLU
ANTYPE,BUCKLE ! BUCKLING ANALYSIS
BUCOPT,REDUC,1 ! USE HOUSEHOLDER SOLUTION METHOD, EXTRACT 1 MODE
MXPAND,1 ! EXPAND 1 MODE SHAPE
SOLVE
/POST1
SET,LAST
UPCOORD,0.1,ON ! USE L/1000 FOR STARTING FACTOR
SAVE,PERT,DB ! SAVE TO NEW FILE TO PRESERVE ORIGINAL MODEL
FINISH
RESU,PERT,DB
NROPT,FULL,,OFF
/SOLU
ANTYPE,STATIC
NLGEOM,ON
AUTOTS,ON
KBC,0
F,11,FY,-100
TIME,1
DELTIME,0.01,1E-4,0.5
SOLVE
FINI

ANSYS后处理中如何显示三维实体模型表面结果云图和等值线

(1)将需要显示表面结果的三维实体模型的某些表面上的节点选出(Utility>Select)
(2)将显示方式POWRGRPH设置为OFF(命令:/GRAPHICS,FULL)
(3)在/Post1下,绘制结果云图;或者在PlotCtrls>Device Options>Vector Mode…ON(命令/device,vector),可以绘制等值线。

在交互方式下如何施加任意矢量方向的表面载荷?

问:在交互方式下如何施加任意矢量方向的表面载荷?
答:若需在实体表面上施加任意方向的表面载荷,可通过在实体表面生成表面效应单元(比如SURF154单元)的方法来完成。
施加面载荷时,可施加在表面效应单元上,这样可以任意控制面力的方向。
加载过程中,选定表面效应单元,对话框中LKEY取值不同,则所加表面载荷的方向不同。(请仔细看一看surf154的单元手册)。
比如:LKEY=1(缺省),载荷垂直于表面;LKEY=2,载荷为+X切向;LKEY=3,载荷为+Y切向;LKEY=4,载荷垂直于表面;LKEY=5,则可输入任意矢量方向的载荷。
特别地:
LKEY=5,VALUE 项为均布压力值
VAL2、VAL3、VAL4 三项的值确定矢量的方向。

如何在ANSYS中存储动画?

Q: ANSYS中有好几种动画模式,但并非同时可用。那么有哪几种类型,何时可用呢?
A: ANSYS中有四种动画模式:Bitmap,AVI,Display List,Pixmap。该种模式是否可用取决于运行环境是UINX还是PC,以及是使用二维还是三维显示设备。可以通过选择菜单Utility Menu>PlotCtrls>Device Options(或键入适当的命令)来制作动画。下面是该命令选项的小结:
二维显示设备的PC:
Bitmap(命令-/device,anim,bmp)
AVI(命令-/device,anim,avi)
三维显示设备的PC:
Bitmap(命令-/dv3d,anim,1)
AVI(命令-/dv3d,anim,2)
Display List(命令-/dv3d,anim,0)
二维显示设备的UNIX:
Pixmap(缺省,无相应命令)
三维显示设备的UNIX:
Pixmap(命令-/dv3d,anim,1)
Display List(命令-/dv3d,anim,0)
Q: 这些动画模式的区别是什么?
A: Display List选项(三维设备可用)与其他方式的不同在于:
Display List允许在播放动画的过程中对模型进行动态操作(如放大缩小等),而其它模式不能;
播放器不同:Bitmap,Display List,Pixmap动画模式在ANSYS图形窗口进行播放,可以通过ANSYS动画控制器面板控制动画;AVI(只在PC上)用WINDOWS媒体播放器播放。
需注意在ANSYS5.5中缺省的动画模式为AVI,播放器为媒体播放器。而在ANSYS5.6中二维设备的缺省动画模式为Bitmap,三维设备的缺省动画模式为Display List,动画在ANSYS图形窗口播放。
Q: 如何存储在ANSYS中创建的动画?
A: 对于PC环境,Bitmap或AVI模式的动画会自动存储为jobname.avi(jobname是你指定的分析名称)。Display List动画在PC上不会自动存储,必须通过菜单Utility Menu> PlotCtrls >Animate>Save Animation指定存储,典型格式为jobname.anim。
对于UNIX环境,Pixmap及Display List都只能按ANSYS指定的格式进行存储,方法同上。
Q: A用Bitmap模式存储的.avi文件与用AVI模式存储的.avi文件有何不同?
A: Bitmap模式的文件比AVI模式的文件要小,因为采用Bitmap模式存储的 .avi文件不包括回放的画面,它在ANSYS动画控制器中播放,可以向前或向后显示。而WINDOWS媒体播放器没有forward/backward选项,回放的画面必须包括在AVI动画文件中,因此文件较大。
Q: UNIX上制作的动画能否在PC上播放?
A: 可以。可以使用ANSYS ANIMATE程序(ANIMATE.exe)在PC上播放.anim或.avi文件。还可以将.anim文件转变为.avi文件。所有的ANSYS产品都提供 ANIMATE程序,该程序位于ANSYS安装盘的根目录中。
Q: ANIMATE是否能读入所有的动画文件?
A: 不能。ANIMATE程序接受UNIX上的Pixmap模式的.anim文件或PC上的Bitmap或AVI模式的.avi文件。

如何提取模态质量

模态分析过程中打开振型型则化开关命令的Nrmkey设置为ON),ANSYS程序将自动将每阶模态的最大位移单位化,就可以提取模态质量。计算方法如下:

1、利用SSUM对ETABLE动能数据求和获得结构总动能( );

2、将结构总动能除以得到 ,其中是系统的角频率。下面是《ANSYS Verification Manual》VM89.DAT稍加修改后提取模态质量的例子:
/PREP7
/TITLE, VM89, NATURAL FREQUENCIES OF A TWO-MASS-SPRING SYSTEM
C*** VIBRATION THEORY AND APPLICATIONS, THOMSON, 2ND PRINTING, PAGE 163,EX 6.2-2
ET,1,COMBIN14,,,2
ET,2,MASS21,,,4
R,1,200 ! SPRING CONSTANT = 200
R,2,800 ! SPRING CONSTANT = 800
R,3,.5 ! MASS = .5
R,4,1 ! MASS = 1
N,1
N,4,1
FILL
E,1,2 ! SPRING ELEMENT (TYPE,1) AND K = 200 (REAL,1)
TYPE,2
REAL,3
E,2 ! MASS ELEMENT (TYPE,2) AND MASS = .5 (REAL,3)
TYPE,1
REAL,2
E,2,3 ! SPRING ELEMENT (TYPE,1) AND K = 800 (REAL,2)
TYPE,2
REAL,4
E,3 ! MASS ELEMENT (TYPE,2) AND MASS = 1 (REAL,4)
TYPE,1
REAL,1
E,3,4 ! SPRING ELEMENT (TYPE,1) AND K = 200 (REAL,1)
M,2,UX,3
OUTPR,BASIC,1
D,1,UY,,,4
D,1,UX,,,4,3
FINISH

/SOLU
ANTYPE,MODAL
MODOPT,subspa,2,,,2,ON
MXPAND,2,,,YES
SOLVE
FINISH

/post1

set,1,1
etabl,kene,kene
ssum

*get,keneval1,ssum,,item,kene
*get,freqval1,mode,1,freq
eigen1=(2*3.14159*freqval1)**2

pmass1=2*keneval1/eigen1

set,1,2
etabl,kene,kene
ssum
*get,keneval2,ssum,,item,kene
*get,freqval2,mode,2,freq
eigen2=(2*3.14159*freqval2)**2
pmass2=2*keneval2/eigen2

finish

如何考虑结构分析中的重力

在结构分析中,如何模拟结构自重和设备重量是一个经常遇到的问题,对于结构自重有两点要注意:
1. 在材料性质中输入密度,如果不输入密度,则将不会产生重力效果。
2. 因为ANSYS将重力以惯性力的方式施加,所以在输入加速度时,其方向应与实际的方向相反。
对于结构上的设备重量可以用MASS21单元来模拟,该单元为一个空间“点”单元。设备重量可通过单元实常数来输入。下面附上一个小例子(设重力方向向下)。
/prep7
et,1,42
et,2,21
r,2,10,10,10
mp,ex,1,2e5
mp,nuxy,1,0.3
mp,dens,1,1
rect,,10,,1
esize,.5
amesh,all
type,2
real,2
e,node(5,1,0)
fini
/solu
dk,1,all
dk,2,uy,
acel,,10
solve
fini
/post1
plnsol,u,sum,2

/SOLU
ANTYPE,MODAL
MODOPT,subspa,2,,,2,ON
MXPAND,2,,,YES
SOLVE
FINISH

/post1

set,1,1
etabl,kene,kene
ssum

*get,keneval1,ssum,,item,kene
*get,freqval1,mode,1,freq
eigen1=(2*3.14159*freqval1)**2

pmass1=2*keneval1/eigen1

set,1,2
etabl,kene,kene
ssum
*get,keneval2,ssum,,item,kene
*get,freqval2,mode,2,freq
eigen2=(2*3.14159*freqval2)**2
pmass2=2*keneval2/eigen2

finish

声学中的阻尼等相关概念

明确ANSYS中的阻尼,声吸收,阻抗的含义:
阻尼是指动力学问题相关的能量损失,可以在瞬态或谐波声学中包括。声的吸收和阻抗指压力自由度相关的损失。ANSYS中的阻抗用来标识声表面可以吸收能量的开关,MU指能量在指定声表面被吸收的数量。这个用途对ANSYS是特殊的,意义比广义声学中更为严格。
通常的一个误解是约束的边界是吸收边界。实际上这种边界反射压力脉冲并将其反号。各种边界条件总结如下:
MU值 DOF(自由度约束) 结果边界条件
u=0 未约束无压力反号
Mu=1 未约束吸收边界(仿佛另一侧有相同材料)
Mu=∞ 未约束压力反向的反射边界
Mu=any 约束压力反向的反射边界

Mu=0 模拟刚性壁条件:无吸收,100%反射声能。Mu<1表示(至少是典型如此)声波从低密度流体进入高密度流体。例如声波在空气中传播碰到空气/水界面就像遇到刚性墙壁,因此Mu会很小,为0.05。在谱的另一端,MU=∞相应于压力释放(P=0)边界。声在水中传播遇到空气/水界面就如同是p=0边界。这样大的MU值可以用于模拟声在水中传播的空气/水边界。如果要模拟声从高密度媒质到低密度媒质,设定的MU值应大于1。
下面例子示意了阻尼和声吸收的使用。这个问题是声学管,类似于管弦乐和弦,施加到一端的压力向另一端传递在尽头反射。问题包括压力波的几次反复,表明在管封闭端的吸收。包括了不同的阻尼值(对阻尼矩阵)和MU(吸声端)。阻抗值对全反射边界为0,有吸收的为1。
/show,acous,f33
*dim,dval,,5
*dim,mval,,5
dval(1)=.01 $ mval(1)=0
dval(2)=.05 $ mval(2)=.25
dval(3)=.1 $ mval(3)=.50
dval(4)=.2 $ mval(4)=.75
dval(5)=.3 $ mval(5)=1
*do,ii,1,5 ! loop on damping
*do,jj,1,5 ! loop on absorption
parsav,all ! save parameters for /clear
/clear, ! start new problem
parres
/TITLE, TRAVELING ACOUSTIC WAVE, DAMP = %dval(ii)%, MU = %mval(jj)%
/prep7
et,1,29,,1 ! 2d acoustic fluid
n,1 ! define nodes
n,101,100 ! make tube 100 long
fill
n,201,,1
n,301,100,1
fill
e,1,2,202,201 ! define elements
*repeat,100,1,1,1,1
dens,1,9.633e-5
sonc,1,10000 ! define sonic for 100 hz freq
damp,1,dval(ii) ! transient problem, need some damping
mu,1,mval(jj) ! specify sound absorption at end
FINISH
/solu
antype,tran
outres,all,all
nsel,s,,,101,301,200 ! select nodes at end
sf,all,impd,1 ! enable sound absorption
nsel,all
!
! apply pressure at x = 0
time,.0005
d,1,pres,1,,201,200 ! apply pressure at start
deltim,.0001 ! delta time for solutions
solve
d,1,pres,0,,201,200
time,.001
solve
time,.07 ! at least two traverses
solve
finish
/post26
nsol,2,21,pres,,.2*LENG ! store pressure at some locations
nsol,3,41,pres,,.4*LENG
nsol,4,61,pres,,.6*LENG
nsol,5,81,pres,,.8*LENG
nsol,6,101,pres,,END
plvar,2,3,4,5,6 ! plot all
finish
*enddo
*enddo

如何定制Beam188/189单元的用户化截面

ANSYS提供了几种通用截面供用户选用,但有时不能满足用户的特殊需求。为此,ANSYS提供了用户创建截面(库)的方法。如果你需要创建一个非通用横截面,必须创建一个用户网格文件。具体方法是,首先创建一个2-D实体模型,然后利用SECWRITE命令将其保存(Main Menu>Preprocessor>Sections> -Beam-Write Sec Mesh)。该过程的细节如下:

创建截面的几何模型(二维面模型)。

对所有线设置单元份数或者单元最大尺寸 (Main Menu>Preprocessor> -Meshing-Size Cntrls>-Lines-Picked Lines或使用MeshTool)。记住:保证模型中的区格(cell)数目不能超过250个。

选择菜单Main Menu>Preprocessor>Sections>-Beam-Write Sec Mesh,弹出一个拾取窗口,单击Pick All拾取包含区格的所有面。

ANSYS自动在所有面上创建区格。在划分网格时,ANSYS可能显示单元形状差的消息,也可以被忽略不显示,但是总能看到一条消息“Unable to mesh area....”。如果已经完成上述工作,你清除所有面上的单元(Main Menu>Preprocessor>-Meshing-Clear> Areas),并重复第2、3、4步,即必须重新控制网格密度。

如果第4步成功则弹出Write Section Library File对话框,File Name域填入一个未用过SECT文件名,Drives域指定一个截面文件存放驱动器,Directories域指定一个截面文件存放目录,然后单击按钮OK,完成用户截面文件建立。如果在第3步中给线指定太多单元份数,区格和节点的数目可能超过限制范围,必须清除所有面上的单元2~4步,直到获得合适数量的区格和节点。

一旦完成上述工作,用户可以在以后分析中读取用户网格文件 (Main Menu > Preprocessor > Sections > -Beam-Read Sect Mesh),定义成适当的截面ID号,就与通用梁完全一致。要想检查用户截面,只要绘制截面(网格)图(Main Menu>Preprocessor>Sections>Plot Section)或者列表截面属性(Main Menu>Preprocessor>Sections>List Sections)。

耦合及约束方程讲座一、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其它自由度。
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。

如何生成耦合自由度集

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直接得到CPNBGEN命令)。

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:

如果对重复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)通在重复节点对之间生成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。

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

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,只有主节点的自由度才能被指定为主自由度。

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。

耦合及约束方程讲座

二、约束方程

约束方程提供了比耦合更通用的联系自由度的方法。有如下形式:

这里U(I)是自由度,N是方程中项的编号。

如何生成约束方程

直接生成约束方程
直接生成约束方程:
命令:CE
GUI: Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceqn>Constraint Eqn
下面为一个典型的约束方程应用的例子,力矩的传递是由BEAM3单元与PLANE42单元(PLANE42单元无平面转动自由度)的连接来完成的:

图12-1建立旋转和平移自由度的关系

如果不用约束方程则节点2处表现为一个铰链。下述方法可在梁和平面应力单元之间传递力矩,自由度之间满足下面的约束方程:
ROTZ2 = (UY3 - UY1)/10
0 = UY3 - UY1 - 10*ROTZ2
相应的ANSYS命令为:
CE,1,0,3,UY,1,1,UY,-1,2,ROTZ,-10
修改约束方程
在PREP7或SOLUTION中修改约束方程中的常数项:
命令:CECMOD
GUI: Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceqn>Modify ConstrEqn
Main Menu>Preprocessor>Loads>Other>Modify ConstrEqn
Main Menu>Solution>Other>Modify ConstrEqn
如果要修改约束方程中的其它项,必须在求解前在PREP7中用使CE命令(或相应GUI途径)。
自动生成约束方程
生成刚性区域
CERIG命令通过写约束方程定义一个刚性区域。通过连接一主节点到许多从节点来定义刚性区。(此操作中的主自由度与减缩自由度分析的主自由度是不同的)
命令:CERIG
GUI: Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceqn>Rigid Region
将CERIG命令的Ldof设置为ALL(缺省),此操作将为每对二维空间的约束节点生成三个方程。这三个方程在总体笛卡尔空间确定三个刚体运动(UX、UY、ROTZ)。为在二维模型上生成一个刚性区域,必须保证X─Y平面为刚性平面,并且在每个约束节点有UX、UY和ROTZ三个自由度。类似地,此操作也可在三维空间为每对约束节点生成六个方程,在每个约束节点上必须有(UX、UY、UZ、ROTX、ROY和ROTZ)六个自由度。
输入其它标记的Ldof域将有不同的作用。如果此区域设置为UXYZ,程序在二维(X,Y)空间将写两个约束方程,而在三维空间(X、Y、Z)将写三个约束方程。这些方程将写成从节点的平移自由度和主节点的平移和转动自由度。类似地,RXYZ标记允许生成忽略从节点的平移自由度的部分方程。其它标记的Ldof将生成其它类型的约束方程。
总之,从节点只需要由Ldof标记的自由度,但主节点必须有所有的平移和转动自由度(即二维的UX、UY和ROTZ;三维的UX、UY、UZ、ROTX、ROTY、ROTZ)。对由没有转动自由度单元组成的模型,应当考虑增加一个虚拟的梁单元以在主节点上提供旋转自由度。
将疏密不同的已划分网格区域连在一起
可将一个区域(网格较密)的已选节点与另一个区域(网格较稀)的已选单元用CEINTF命令(菜单途径Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceqn>Adjacent Regions)连起来生成约束方程。
这项操作将不相容网格形式的区域“系”在一起。在两区域的交界处,从网格稠密的区域选择节点A,从网格粗糙区域选择单元B,用区域B单元的形函数,在相关的区域A和B界面的节点处写约束方程。ANSYS允许这些节点位置使用两公差准则。节点在单元之外超过第一公差就认为节点不在界面上。节点贴近单元表面的距离小于第二公差则将节点移到表面上,见下图。

对CEINTF命令有些限制:应力或热通量可能会不连续地穿过界面。界面区域的节点不能指定位移。可用每节点有六个自由度的单元接合6自由度实体。
从已有约束方程集生成约束方程集
可用CESGEN命令从已有约束方程集生成约束方程。那么已有约束方程集内的节点编号将增加以生成另外的约束方程集。另外约束方程集的标记和系数保持与原集的一致。
命令:CESGEN
GUI: Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceqn >Gen w/same DOF