ansys耦合命令.doc

CP, nset, lab,node1,node2,node17定义或改变耦合节点自由度PREP7: Coupled DOFnset：耦合组编号设置如下：n：随机设置数量HIGH：使用最高定义的耦合数量（如果Lab=all，此为默认值）。该选项用于在已有组中增加节点。NEXT：将定义的最高耦合数量增加1。该项用于在现有组未改变时自动定义耦合组。Lab: 耦合节点的自由度。定义类型随NSET所选类型改变：结构类：UX, UY, or UZ (位移); ROTX, ROTY, or ROTZ (角度)；热分析类： TEMP, TBOT, TE2, TE3, . . ., TTOP (温度)；流体分析类: PRES (压力); VX, VY, or VZ (速率)；电子类: VOLT (电压); EMF (电场耦合值); CURR (电流).磁分析类: MAG (标量磁位差); AX, AY, or AZ (矢量磁位差); CURR (电流).Explicit analysis labels: UX, UY, or UZ (位移)。node1node17: 待耦合的节点号。输入相同的节点号会被忽略。如果某一节点号为负，则此节点从该耦合组中删去。如果node1=all,则所有选中节点加入该耦合组。注意：1，不同自由度类型将生成不同编号2，不可将同一自由度用于多套耦合组耦合自由度的结果是耦合组中的一个元素与另一个元素有相同的属性。耦合可以用于模型不同的结点和联结效果。一般定义耦合可以使用约束公式（CE）。对结构分析而言，耦合节点由节点方向定义。耦合的结果是，这些节点在指定的结点坐标方向上有相同的位移。对于一组没有定义位移的耦合节点，可能会产生应力弯矩，这些弯矩不是由作用力产生的。对特定节点的实际自由度是由元素类型（ET）所指定的。例如，BEAM3的自由度是UX，UY和ROTZ。对标量场分析，该命令用于耦合节点的温度、压力、电压等等。对显式动力分析，耦合只能用位移参数（UX、UY和UZ）。由于不允许旋转位移（ROTX、ROTY、ROTZ），CP命令不可用于对刚体模型的显式分析，因为其中包含旋转特性。如果用了CP，可能会导致非物理响应。一组耦合节点，如果坐标不重合，或者没有分布在一条与约束自由度同方向的直线上，会产生虚假的弯矩约束。(错误的原文：如果有一组没有定义的耦合节点，或没有定义耦合位移，会产生假的弯矩约束。)如果结构旋转，弯矩可能产生耦合组中由耦合力产生。这个弯矩与实际作用力无关，而只考虑应力和作用力不会得到满意结果。然而要注意，对显式动力分析来说，假弯矩不会产生。确切来说，只有应力和作用力可以在模型中产生弯矩。因此，在显式分析中，对耦合节点来说大量的节点位移依靠耦合中心的位移，位移的方向则依靠实际的弯矩。这在某些情况下可能产生非物理反应。附加的耦合节点由指定耦合产生。自由度数可以由耦合定义，但是不可以定义两次。Such an appearance would indicate that at least two sets were in fact part of a single larger set（这句不理解）.耦合组的第一自由度是“主要”自由度。耦合组的其它自由度会从求解矩阵中消除，因为它们与主要自由度的联系。应力对耦合节点（在耦合自由度数方向）会被计算，并应用在主要自由度上。输出荷载也会同时计算在主要自由度上。由指定约束（D）指定的自由度数不会包含耦合组（除非自由度是主自由度）。如果耦合节点的主自由度被定义，只有主自由度会被定义上。使用耦合节点会在一个自由度上产生耦合自由度。波面会同步减少；而且整体刚度矩阵（或传导性）计算时间会减少。对流体分析，用PERI的CP命令可以应用周期边界条件。企图使用CP命令可能导致不希望的结果。ansys 中的耦合与约束ANSYS学习 2009-09-16 16:27:27 阅读186 评论0 字号：大中小 ansys耦合约束方程的一些资料,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 1. 在给定节点处生成并修改耦合自由度集 命令：CP GUI: Main MenureprocessorCoupling / CeqnCouple 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）。 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 MenureprocessorCoupling / CeqnCoincident Nodes 3. 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： o 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 MenureprocessorNumbering CtrlsMerge Items）合并节点。 o 可用EINTF命令（GUI：Main Menu PreprocessorCreate 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。 o 用CEINTF命令（GUI：Main Menureprocessor 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： 1. 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 MenureprocessorCoupling / CeqnGen w/Same Nodes 2. 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 MenuPreprocessorCoupling / CeqnGen w/Same DOF 使用耦合注意事项 1. 每个耦合的节点都在节点坐标系下进行耦合操作。通常应当保持节点坐标系的一致性。 2. 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。 3. 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。 4. 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。 5. 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1. 直接生成约束方程 o 直接生成约束方程：命令：CEGUI: Main MenureprocessorCoupling / CeqnConstraint 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)/100 = UY3 - UY1 - 10*ROTZ2 相应的ANSYS命令为：CE,1,0,3,UY,1,1,UY,-1,2,ROTZ,-10 o 修改约束方程在PREP7或SOLUTION中修改约束方程中的常数项：命令：CECMODGUI: Main MenureprocessorCoupling / CeqnModify ConstrEqnMain MenureprocessorLoadsOtherModify ConstrEqnMain MenuSolutionOtherModify 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）。 2. 自动生成约束方程 o 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：CERIGGUI: Main MenureprocessorCoupling / CeqnRigid 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XY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。 o 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 MenureprocessorCoupling / CeqnAdjacent 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。 o 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：CESGENGUI: Main MenuPreprocessorCoupling / Ceqn Gen w/same DOF 使用约束方程的注意事项 所有的约束方程都以小转动理论为基础。因此，它应用在大转动分析中NLGEOM应当限制在约束方程所包含的自由度方向无重大变化的情况。 约束方程的出现将产生不可预料的反力和节点力结果。 由于相邻区域网格疏密不同，边界上的相容性仍然存在。但是当网格越密，这种不相容的危害就越小。ANSYS中节点耦合的方法及应用2010-04-14 22:20ANSYS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。耦合自由度的应用包括：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1.在给定节点处生成并修改耦合自由度集命令：CP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。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：CPINTF3.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命令合并节点。可用EINTF命令，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，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：1.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：CPLGEN2.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使用耦合注意事项1.每个耦合的节点都在节点坐标系下进行耦合操作。通常应当保持节点坐标系的一致性。 2.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。 3.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。 4.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。 5.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。ansys中杆梁壳体单元耦合问题ANSYS学习 2009-09-16 12:20:35 阅读211 评论0 字号：大中小 一般来说，按“杆梁壳体”单元顺序，只要后一种单元的自由度完全包含前一种单元的自由度，则只要有公共节点即可，不需要约束方程，否则需要耦合自由度与约事方程。例如：（1）杆与梁、壳、体单元有公共节点即可，不需要约束方程。（2）梁与壳有公共节点即可，也不需要约束写约束方程；壳梁自由度数目相同，自由度也相同，尽管壳的rotz是虚的自由度，也不妨碍二者之间的关系，这有点类同于梁与杆的关系。（3）梁与体则要在相同位置建立不同的节点 ，然后在节点处耦合自由度与施加约束方程。（4）壳与体则也要相同位置建立不同的节点 ，然后在节点处耦合自由度与施加约束方程。举例：有一长为100mm的矩形截面梁，截面为10X1mm，与一规格为20mmX7mmX10mm的实体连接，约束实体的端面，在梁端施加大小为3N的y方向的压力，梁与实体都为一材料 ，弹性模量为30Gpa，泊松比为0.3。本例主要讲解梁与实体连接处如何利用耦合及约束方程进行处理。命令流如下：FINI/CLE/FILNAME,BEAM_AND_SOLID_ELEMENTS_CONNECTION !定义工作文件名/TITLE,COUPLE_AND_CONSTRAINT_EQUATION !定义工作名/PREP7 ET,1,SOLID95 !定义实体单元类型为SOLID95ET,2,BEAM4 !定义梁单元类型为BEAM4MP,EX,1,3E4 !定义材料的弹性模量MP,PRXY,1,0.3 !定义泊松比R,1 !定义实体单元实常数R,2,10.0,10/12.0,1000/12.0,10.0,1.0 !定义梁单元实常数BLC4,20,7,10 !创建矩形块为实体模型WPOFFS,0,3.5 !将工作平面向Y方向移动3.5WPROTA,0,90 !将工作平面绕X轴旋转90度VSBW,ALL !将实体沿工作平面剖开WPOFFS,0,5 !将工作平面向Y方向移动5 WPROTA,0,90 !将工作平面绕X轴旋转90度VSBW,ALL !将实体沿工作平面剖开WPCSYS,-1 !将工作平面设为与总体笛卡儿坐标一致K,100,20,3.5,5 !创建关键点K,101,120,3.5,5 !创建关键点L,100,101 !连接关键点生成梁的线实体LSEL,S,LOC,X,21,130 !选择梁线LATT,1,2,2 !指定梁的单元属性LESIZE,ALL,10 !指定梁上的单元份数LMESH,ALL !划分梁单元VSEL,ALL !选择所有实体VATT,1,1,1 !设置实体的单元属性ESIZE,1 !指定实体单元尺寸MSHAPE,0,2D !设置实体单元为2DMSHKEY,1 !设置为映射网格划分方法VMESH,ALL !划分实体单元ALLS !全选FINI !退出前处理!- /SOLU !进入求解器ASEL,S,LOC,X,0 !选择实体的端面DA,ALL,ALL !约束实体端面ALLS !全选FK,101,FY,-3.0 !在两端施加Y向压力CP,1,UX,1,21 !耦合节点1和节点21X方向自由度CP,2,UY,1,21 !耦合节点1和节点21Y方向自由度CP,3,UZ,1,21 !耦合节点1和节点21Z方向自由度CE,1,0,626,UX,1,2328,UX,-1,1,ROTY,-ABS(NZ(626)-NZ(2328) !设置约束方程CE,2,0,67,UX,1,4283,UX,-1,1,ROTZ,-ABS(NY(67)-NY(4283) !设置约束方程CE,3,0,67,UZ,1,4283,UZ,-1,1,ROTX,-ABS(NY(67)-NY(4283) !设置约束方程ALLS !全选SOLVE !保存 FINI !退出求解器!- /POST1 !进入通用后处理PLNSOL, U,Y, 0,1.0 !显示Y方向位移PLNSOL, S,EQV, 0,1.0 !显示等效应力ETABLE,ZL1,SMISC,1 !读取梁单元上I节点X方向的力ETABLE,ZL2,SMISC,7 !读取梁单元上J节点X方向的力ETABLE,MZ1,SMISC,6 !读取梁单元上I节点Z方向的力矩ETABLE,MZ2,SMISC,12 !读取梁单元上J节点Z方向的力矩PLETAB,ZL1 !显示梁单元X方向的力PLETAB,MZ1 !显示梁单元Z方向力矩!*上面所述的不同单元之间的接连方法主要是用耦合自由度和约束方程来实现的，有一定的局限性，只适用于小位移，下面介绍一种支持大位移算法的方法，MPC法。MPC即Multipoint Constraint,多点约束方程，其原理与前面所说的方程的技术几乎一致，将不连续、自由度不协调的单元网格连接起来，不需要连接边界上的节点完全一一对应。MPC能够连接的模型一般有以下几种。solid 模型-solid 模型shell模型-shell模型solid 模型-shell 模型solid 模型-beam 模型shell 模型-beam模型在 ANSYS中，实现上述MPC技术有三种途径。（1）通过MPC184单元定义模型的刚性或者二力杆连接关系。定义MPC184单元模型与定义杆的操作完全一致，而MPC单元的作用可以是刚性杆（三个自由度的连接关系）或者刚性梁（六个自由度的连接关系）。（2）利用约束方程菜单路径Main MenupreprocessorCoupling/Ceqnshell/solid Interface创建壳与实体模型之间的装配关系。（3）利用ANSYS接触向导功能定义模型之间的装配关系。选择菜单路径Main MenupreprocessorModelingCreatContact Pair，弹出一序列的接触向导对话框，按照提示进行操作，在创建接触对前，单击Optional setting按钮弹出Contact properties对话框，将Basic选项卡中的Contact algorithm即接触算法设置为MPC algorithm。或者，在定义完接触对后，再将接触算法修改为MPC algorithm，就相当于定义MPC多点约束关系进行多点约束算法。Ansys中的节点自由度耦合ANSYS学习 2009-09-16 12:21:52 阅读431 评论1 字号：大中小 原因：为简化模型，在有些模型中采用梁、壳和实体混合的单元类型，由于梁和壳单元节点表示的是一个截面，因此除平动自由度外，一般具有转动自由度；而实体单元节点表示的是一个点，因此只有平动自由度。因此在这些模型中，往往需要考虑对单元耦合位置的节点自由度进行约束和处理。此外，在一些特殊的场合，会用到局部刚化或其他一些处理形式，同样需要对节点自由度进行处理。方法：1、共节点形式 直接应用不同单元共节点的方式处理，主要用于梁、壳单元的自由度耦合，需要保证所有相接位置均共点，否则会出现分离现象。2、嵌入形式（来源于From ANSYS Knowledge Base） 将壳或梁单元嵌入到实体模型中一部分，如下图和例1所示。该方法在连接区域应力会有较大误差，有人分析过当嵌入两层时结果误差约为1%。3、 约束方程形式当只有梁的一个节点在实体上时，可比较方便的采用这种形式，利用如下图所示方法获得对梁单元节点转动自由度进行约束（对于三维形式，推导时要）。4、 局部刚化形式这种方式在ansys内部处理同样采用的是约束方程形式，但不需要用户自己去分析约束方程的具体形式，也不用担心转动约束未处理完全等问题，是常用的一种方法。具体处理过程为将实体与梁或壳上的连接单元一一对应，以梁或壳单元上的节点为主节点，以实体上的单元为从节点建立局部刚化。一般来讲，每个梁或壳上节点对应一个局部刚化，而非建立一个整体的局部刚化，参见示例2。5、MPC方法(SHSD命令) 这种方法一般可理解为绑定接触形式。尽管采用了接触模块，采用MPC方法在小变形时不需要平衡迭代，在大变形中在每个平衡迭代中不断进行更新，又克服了传统约束方程只适用于小应变的限制。该方法是处理节点自由度耦合较为理想的形式，但在ansys中需要处理大量的与接触相关的问题，使建模相对较为复杂；而WorkBench_DS中对这个命令进行了打包应用，处理起来已经非常便捷。关于MPC方法可参见例3。比较： 这些方法在建模效率、计算方法上各有特色，需要依据所分析模型特点选择和应用。示例：1、嵌入形式示例/PREP7 MP,EX,1,30E6 MP,NUXY,1,0.3 ET,1,SOLID185 BLC4,0,0,10,10,-10 BLC4,0,0,10,10,10 ESIZE,10 VMESH,ALL !NUMMRG,NODE ASEL,U,ALL NSEL,U,ALL ET,2,SHELL181 R,2,0.5 BLC4,0,8,10,2 BLC4,0,10,10,10 /VIEW,1,1,1,1 /PNUM,TYPE,1 TYPE,2 REAL,2 LESIZE,ALL,1 AMESH,ALL ALLS NUMMRG,NODE EPLO NSEL,S,LOC,Y,0 D,ALL,ALL ALLS NSEL,S,LOC,Y,20 F,ALL,FZ,100 ALLS /SOLU NLGEOM,OFF EQSLV,SPARSE SOLVE /POST1 ASEL,S,13 ESLA,U PLNSOL,S,EQV 2、局部刚化约束示例/PREP7 MP,EX,1,30E6 MP,NUXY,1,0.3 ET,1,SOLID185 BLC4,0,0,10,10,-10 BLC4,0,0,10,10,10 ESIZE,10 VMESH,ALL NUMMRG,NODE ASEL,U,ALL NSEL,U,ALL ET,2,SHELL181 R,2,0.5 BLC4,0,10,10,10 /VIEW,1,1,1,1 TYPE,2 REAL,2 AMESH,ALL ALLS EPLO NSEL,S,LOC,Y,0 D,ALL,ALL ALLS NSEL,S,LOC,Y,20 F,ALL,FZ,100 ALLS !*Apply Constraint Equations* ! Get Master nodes *DO,I,0,10,1 ESEL,S,TYPE,2 !Select Shell Elements NSLE !Select Nodes attached to elements NSEL,R,LOC,Y,10 !Select Shell Element nodes at interface NSEL,R,LOC,X,I !Select Master Node *GET,MN%I%,NODE,0,NUM,MAX !Cr