第16章耦合和約束方程(ansys教程)

1、第第16章章 耦合和約束方程耦合和約束方程v正如自由度約束能約束模型中確定的節(jié)點一樣，耦正如自由度約束能約束模型中確定的節(jié)點一樣，耦合和約束方程可以建立節(jié)點間的位移關(guān)系。合和約束方程可以建立節(jié)點間的位移關(guān)系。v本章主要討論何時需要建立、怎樣建立節(jié)點間的耦本章主要討論何時需要建立、怎樣建立節(jié)點間的耦合和約束方程。合和約束方程。v主要內(nèi)容主要內(nèi)容:A. 耦合耦合B. 約束方程約束方程16.1 耦合耦合v耦合是使一組節(jié)點具有相同的自由度值耦合是使一組節(jié)點具有相同的自由度值除了自由度值是由求解器計算而非用戶指定外，除了自由度值是由求解器計算而非用戶指定外，與約束相類似與約束相類似例如例如:如果節(jié)點如果

2、節(jié)點1和節(jié)點和節(jié)點2在在UX方向上耦合，方向上耦合， 求解求解器將計算節(jié)點器將計算節(jié)點1的的UX值并簡單地把該值賦值給節(jié)值并簡單地把該值賦值給節(jié)點點2的的UXv一個耦合設(shè)置是一組被約束在一起，有著同一方向一個耦合設(shè)置是一組被約束在一起，有著同一方向的節(jié)點的節(jié)點(即一個自由度即一個自由度)v一個模型中可以定義多個耦合，但一個耦合中只能一個模型中可以定義多個耦合，但一個耦合中只能包含一個方向的自由度包含一個方向的自由度16.1.1 耦合設(shè)置的特點耦合設(shè)置的特點v只有一個自由度卷標如：只有一個自由度卷標如：ux,uy或或tempv可含有任意節(jié)點數(shù)可含有任意節(jié)點數(shù)v任意實際的自由度方向任意實際的自由度

3、方向ux在不同的節(jié)點上可能是在不同的節(jié)點上可能是不同的不同的v主、從自由度的概念主、從自由度的概念v加在主自由度上的載荷加在主自由度上的載荷16.1.2 一般應(yīng)用一般應(yīng)用v施加對稱條件施加對稱條件v無摩擦界面無摩擦界面v鉸接鉸接如：用耦合施加循環(huán)對稱如：用耦合施加循環(huán)對稱性，性，在循環(huán)對稱切面上的在循環(huán)對稱切面上的對應(yīng)位置實施自由度耦合對應(yīng)位置實施自由度耦合16.1.3 施加對稱條件施加對稱條件v耦合自由度常被用來施加移動或循環(huán)對稱性條件。耦合自由度常被用來施加移動或循環(huán)對稱性條件。這可以保證平面截面依然是平面。例如：這可以保證平面截面依然是平面。例如：v-對圓盤扇區(qū)模型對圓盤扇區(qū)模型 (循環(huán)

4、對稱循環(huán)對稱)，應(yīng)使兩個對稱邊界上，應(yīng)使兩個對稱邊界上的對應(yīng)節(jié)點在各個自由度上耦合。的對應(yīng)節(jié)點在各個自由度上耦合。對鋸齒形模型的半齒模型對鋸齒形模型的半齒模型(平移對稱平移對稱)，應(yīng)使一個，應(yīng)使一個邊上的節(jié)點在各自由度上耦合邊上的節(jié)點在各自由度上耦合關(guān)于此邊對稱關(guān)于此邊對稱這些節(jié)點的所有這些節(jié)點的所有自由度都要耦合自由度都要耦合xyxy123451112131415由于結(jié)構(gòu)的對稱性，由于結(jié)構(gòu)的對稱性，上面的一排結(jié)點在軸上面的一排結(jié)點在軸向上的位移應(yīng)該相同向上的位移應(yīng)該相同16.1.3 施加對稱條件施加對稱條件(續(xù)續(xù))v考慮在均勻軸向壓力下的空心長圓柱體，此考慮在均勻軸向壓力下的空心長圓柱體，此

5、3D結(jié)結(jié)構(gòu)可用下面右圖所示的構(gòu)可用下面右圖所示的2D軸對稱模型表示軸對稱模型表示16.1.4 無摩擦界面無摩擦界面v如果滿足下列條件，則可用耦合自由度模擬接觸面如果滿足下列條件，則可用耦合自由度模擬接觸面表面保持接觸表面保持接觸幾何線性分析幾何線性分析(小變形小變形)忽略摩擦忽略摩擦在兩個面上，節(jié)點是一一對應(yīng)的在兩個面上，節(jié)點是一一對應(yīng)的v通過耦合垂直于接觸面的重合節(jié)點來模擬接觸面通過耦合垂直于接觸面的重合節(jié)點來模擬接觸面分析仍然是線性的分析仍然是線性的無間隙收斂性問題無間隙收斂性問題在豎向耦合在豎向耦合每對節(jié)點每對節(jié)點16.1.5 鉸接鉸接v耦合可用來模擬鉸接，如：萬向節(jié)、鉸鏈耦合可用來模擬

6、鉸接，如：萬向節(jié)、鉸鏈v借助力矩釋放可模擬鉸接：只耦合連接節(jié)點間的位借助力矩釋放可模擬鉸接：只耦合連接節(jié)點間的位移自由度，不耦合旋轉(zhuǎn)自由度移自由度，不耦合旋轉(zhuǎn)自由度 v例如：下圖中，若例如：下圖中，若A處重合兩節(jié)點在處重合兩節(jié)點在UX、UY方向方向上耦合，旋轉(zhuǎn)不耦合，則上耦合，旋轉(zhuǎn)不耦合，則A連接可模擬成鉸接連接可模擬成鉸接12A節(jié)點節(jié)點1和節(jié)點和節(jié)點2重合，為了看重合，為了看清分開顯示清分開顯示16.1.6 創(chuàng)建耦合設(shè)置創(chuàng)建耦合設(shè)置v根據(jù)使用不同，可用多種方法進行耦合設(shè)置根據(jù)使用不同，可用多種方法進行耦合設(shè)置v將節(jié)點進行同方向耦合：將節(jié)點進行同方向耦合：選擇所需要的設(shè)置選擇所需要的設(shè)置接著使

7、用接著使用 CP命令或命令或 or Preprocessor Coupling/Ceqn Couple DOFs例如例如, cp,ux,all 是把所有選擇節(jié)點在是把所有選擇節(jié)點在UX方向上耦方向上耦合合輸入耦合設(shè)置參考號輸入耦合設(shè)置參考號，選擇自由度卷標，選擇自由度卷標16.1.6 創(chuàng)建耦合設(shè)置創(chuàng)建耦合設(shè)置(續(xù)續(xù))v在零偏移量的一組節(jié)點之間生成附加耦合關(guān)系在零偏移量的一組節(jié)點之間生成附加耦合關(guān)系:vMain Menu: Preprocessor Coupling / Ceqn Gen w/Same Nodes3.單擊單擊OK1 .輸輸入現(xiàn)存入現(xiàn)存耦合設(shè)耦合設(shè)置的參置的參考號考號2.對每對每個

8、 設(shè) 置個 設(shè) 置指 定 新指 定 新的 自 由的 自 由度卷標度卷標16.1.6 創(chuàng)建耦合設(shè)置創(chuàng)建耦合設(shè)置(續(xù)續(xù))v同一位置節(jié)點間的耦合：同一位置節(jié)點間的耦合：首先確保所有要耦合的節(jié)點都被選擇首先確保所有要耦合的節(jié)點都被選擇接著使用命令接著使用命令 CPINTF 或或 Preprocessor Coupling/Ceqn Coincident Nodes例如：例如：cpintf,uy同一位置的所有節(jié)點在同一位置的所有節(jié)點在UY上耦合上耦合(包含包含 0.0001的的缺省誤差缺省誤差)16.1.6 創(chuàng)建耦合設(shè)置創(chuàng)建耦合設(shè)置(續(xù)續(xù))v不在同一位置節(jié)點間的耦合，如循環(huán)對稱不在同一位置節(jié)點間的耦合，

9、如循環(huán)對稱:首先確保所有要耦合的節(jié)點都被選擇。首先確保所有要耦合的節(jié)點都被選擇。然后使用命令然后使用命令 CPCYC 或或 Preprocessor Coupling/Ceqn Offset Nodes例如：例如：cpcyc,all,1, 0,30,0把圓心角相差把圓心角相差 30的對應(yīng)節(jié)點的各自由度進行耦的對應(yīng)節(jié)點的各自由度進行耦合合(注：當前注：當前KCN選項是總體柱坐標系選項是總體柱坐標系)16.1.7 關(guān)于耦合的說明關(guān)于耦合的說明v記憶要點記憶要點:耦合中的自由度方向耦合中的自由度方向(UX, UY, 等等)是節(jié)點坐標系是節(jié)點坐標系中的方向中的方向求解器只保留耦合中的第一個自由度，并把

10、它作求解器只保留耦合中的第一個自由度，并把它作為主自由度，而不保留其余自由度為主自由度，而不保留其余自由度施加在耦合節(jié)點上的載荷施加在耦合節(jié)點上的載荷(在耦合自由度方向在耦合自由度方向)求求和后作用在主節(jié)點上和后作用在主節(jié)點上耦合自由度上的約束只能施加在主節(jié)點上耦合自由度上的約束只能施加在主節(jié)點上16.1.8 練習(xí)：耦合循環(huán)對稱邊界練習(xí)：耦合循環(huán)對稱邊界v在此練習(xí)中，由生成耦合在此練習(xí)中，由生成耦合DOF設(shè)置來模擬有循環(huán)對稱性的模設(shè)置來模擬有循環(huán)對稱性的模型的接觸問題型的接觸問題 1.建模并在圖形窗口中畫單元建模并在圖形窗口中畫單元2.在總體柱坐標系下，生成具有在總體柱坐標系下，生成具有Y的增

11、量為的增量為30的節(jié)點復(fù)制件的節(jié)點復(fù)制件a.將當前坐標系變?yōu)榭傮w柱坐將當前坐標系變?yōu)榭傮w柱坐標系標系b. 在當前坐標系中，以在當前坐標系中，以Y=30的增量拷貝所有的結(jié)點的增量拷貝所有的結(jié)點16.1.8 練習(xí)：耦合循環(huán)對稱邊界練習(xí)：耦合循環(huán)對稱邊界(續(xù)續(xù))3.在同一位置的節(jié)點上生成適當?shù)鸟詈详P(guān)系在同一位置的節(jié)點上生成適當?shù)鸟詈详P(guān)系 a.Choose couple coincident nodes b.Choose All Appropriate4.不選擇附在單元上的節(jié)點不選擇附在單元上的節(jié)點 a.選擇選擇entity,node attached to b.選擇選擇unselect，并單擊，并單

12、擊apply5.將新節(jié)點拷貝回原始位置將新節(jié)點拷貝回原始位置(DY=-30, INC=0)a.以以Y30的增量拷貝所有節(jié)點的增量拷貝所有節(jié)點b. 對節(jié)點號增量輸入對節(jié)點號增量輸入06.選擇選擇everything16.1.8 練習(xí)：耦合循環(huán)對稱邊界練習(xí)：耦合循環(huán)對稱邊界(續(xù)續(xù))7.對所有處于同一位置的節(jié)點進行對所有處于同一位置的節(jié)點進行merge操作操作 a. Numbering controls Merge itemsb. 關(guān)掉警告信息關(guān)掉警告信息8.將所有的節(jié)點坐標系轉(zhuǎn)到總體柱坐標系將所有的節(jié)點坐標系轉(zhuǎn)到總體柱坐標系a. Main Menu: Preprocessor -Modeling-

13、 Move/Modify Rotate node CS to active CSb. 拾取拾取all9.求解并進行后處理求解并進行后處理16.2 約束方程約束方程v約束方程約束方程定義了節(jié)點自由度間的線性關(guān)系定義了節(jié)點自由度間的線性關(guān)系若兩個自由度耦合若兩個自由度耦合, 它們的簡單關(guān)系是它們的簡單關(guān)系是UX1=UX2約束方程是耦合的更一般形式，允許寫諸如約束方程是耦合的更一般形式，允許寫諸如 UX1 + 3.5*UX2 = 10.0的約束方程的約束方程v在一個模型中可以定義任意多個約束方程在一個模型中可以定義任意多個約束方程v另外，一個約束方程可以包含任意數(shù)量的節(jié)點和自另外，一個約束方程可以包

14、含任意數(shù)量的節(jié)點和自由度的集合。約束方程的一般形式是由度的集合。約束方程的一般形式是:Coef1 * DOF1 + Coef2 * DOF2 + Coef3 * DOF3 + . = Constant16.2.1 約束方程的特點約束方程的特點約束方程的特點約束方程的特點v自由度卷標的任意組合自由度卷標的任意組合v任意節(jié)點號任意節(jié)點號v任意實際的自由度方向任意實際的自由度方向在不同的節(jié)點上在不同的節(jié)點上ux可能可能不同不同16.2.2 一般應(yīng)用一般應(yīng)用v連接不同的網(wǎng)格連接不同的網(wǎng)格實體與實體的界面實體與實體的界面2D或或3D相同或相似的單元類型相同或相似的單元類型單元面在同一表面上，但結(jié)點位置不

15、重合單元面在同一表面上，但結(jié)點位置不重合v連接不同類型的單元連接不同類型的單元殼與實體殼與實體垂直于殼或?qū)嶓w的梁垂直于殼或?qū)嶓w的梁v建立剛性區(qū)建立剛性區(qū)v過盈裝配過盈裝配16.2.3 連接不同的網(wǎng)格連接不同的網(wǎng)格v兩個已劃分網(wǎng)格的實體部分在某個面相連接，若它兩個已劃分網(wǎng)格的實體部分在某個面相連接，若它們的節(jié)點不相同，可以通過建立約束方程來建立連們的節(jié)點不相同，可以通過建立約束方程來建立連接接v處理此類情況最容易的方法是使用處理此類情況最容易的方法是使用 CEINTF命令命令(Preprocessor Coupling/Ceqn Adjacent Regions)首先選擇網(wǎng)格劃分較細的對首先選擇

16、網(wǎng)格劃分較細的對象的節(jié)點和另一方的單元象的節(jié)點和另一方的單元自動計算所有必要的系數(shù)和自動計算所有必要的系數(shù)和常數(shù)常數(shù)適合于實體單元對實體單元，適合于實體單元對實體單元， 2-D 或或 3-D16.2.4 連接不同類型的單元連接不同類型的單元v如果需要連接自由度集不同的單元類型，則要求寫出如果需要連接自由度集不同的單元類型，則要求寫出約束方程以便于從一類單元向另一類單元傳遞載荷約束方程以便于從一類單元向另一類單元傳遞載荷:梁與實體或垂直于殼的梁梁與實體或垂直于殼的梁殼與實體殼與實體v命令：命令： CE 命令命令 (Preprocessor Coupling/Ceqn Constraint Eqn

17、) 建立轉(zhuǎn)動自由建立轉(zhuǎn)動自由度和移動自由度和移動自由度之間的關(guān)系度之間的關(guān)系16.2.5 建立剛性區(qū)建立剛性區(qū)v約束方程通常被用來模擬剛性區(qū)約束方程通常被用來模擬剛性區(qū)v作用在節(jié)點作用在節(jié)點(主節(jié)點主節(jié)點)上的載荷將被恰當?shù)胤峙涞絼偵系妮d荷將被恰當?shù)胤峙涞絼傂詤^(qū)的其它節(jié)點上性區(qū)的其它節(jié)點上v使用使用CERIG 命令命令(或或 Preprocessor Coupling/Ceqn Rigid Region)在某些特殊情況下，全在某些特殊情況下，全剛性區(qū)給出了約束方程剛性區(qū)給出了約束方程的另一種應(yīng)用的另一種應(yīng)用全剛性區(qū)和部分剛性區(qū)全剛性區(qū)和部分剛性區(qū)的約束方程都可由程序的約束方程都可由程序自動生成

18、自動生成16.2.6 過盈裝配過盈裝配v同接觸耦合相類似，但在兩界面間允許有過盈量或同接觸耦合相類似，但在兩界面間允許有過盈量或間隙間隙v典型方程典型方程:0.01 = UX (node 51) - UX (node 251)16.2.7 建立約束方程的過程建立約束方程的過程人工建立約束方程的菜單路徑人工建立約束方程的菜單路徑：Main Menu: Preprocessor Coupling / Ceqn Constraint Eqn2. 單擊單擊OK1. 輸入常數(shù)輸入常數(shù)項、節(jié)點項、節(jié)點號、自由號、自由度卷標和度卷標和方程系數(shù)方程系數(shù)16.2.7 建立約束方程的過程建立約束方程的過程(續(xù)續(xù))

19、以現(xiàn)有的約束方程為基礎(chǔ)生成約束方程以現(xiàn)有的約束方程為基礎(chǔ)生成約束方程：1. 生成第一個約束方程生成第一個約束方程: Main Menu: Preprocessor Coupling / Ceqn Constraint Eqn2. 生成其余的約束方程生成其余的約束方程: Main Menu: Preprocessor Coupling/Ceqn Gen w/Same DOF生成的約束方生成的約束方程數(shù)程數(shù). .現(xiàn)存約束方現(xiàn)存約束方程中的節(jié)點程中的節(jié)點增量增量3.選擇選擇OK生成的約束方生成的約束方程的起始序號程的起始序號，終止序號和，終止序號和增量增量16.2.7 建立約束方程的過程建立約束方程

20、的過程(續(xù)續(xù))通過通過“剛性區(qū)剛性區(qū)”來建立約束方程來建立約束方程：Main Menu: Preprocessor Coupling / Ceqn Rigid Region 拾取將要連在一起的結(jié)點，然后單擊拾取將要連在一起的結(jié)點，然后單擊OK1. 選擇將要使選擇將要使用的剛性區(qū)用的剛性區(qū)的 類 型的 類 型 ( 自自由度設(shè)置由度設(shè)置)2. 單擊單擊OK16.2.7 建立約束方程的過程建立約束方程的過程(續(xù)續(xù))在相鄰的區(qū)域生成約束方程：在相鄰的區(qū)域生成約束方程：1. 從網(wǎng)格較密的區(qū)域中選擇節(jié)點從網(wǎng)格較密的區(qū)域中選擇節(jié)點2. 從網(wǎng)格較稀的區(qū)域中選擇單元從網(wǎng)格較稀的區(qū)域中選擇單元Main Menu:

21、 Preprocessor Coupling / Ceqn Adjacent Regions 指定容差，此容差指定容差，此容差作為單元區(qū)域中最作為單元區(qū)域中最小單元長度的比率小單元長度的比率 在約束方程中將要在約束方程中將要使用的自由度使用的自由度5. 單擊單擊OK16.2.8 練習(xí)：在蝸輪葉片上建立約束方程練習(xí)：在蝸輪葉片上建立約束方程在此練習(xí)中，將使在此練習(xí)中，將使用約束方程將具有用約束方程將具有不同單元類型和不不同單元類型和不同網(wǎng)格的兩部分連同網(wǎng)格的兩部分連接起來。這兩部分接起來。這兩部分分別是渦輪葉片段分別是渦輪葉片段及葉片連接的基座及葉片連接的基座BaseBaseBladeBlade

22、16.2.8 練習(xí)：在蝸輪葉片上建立約束方程練習(xí)：在蝸輪葉片上建立約束方程(續(xù)續(xù))1.建模并劃分單元建模并劃分單元2.選擇基座上的單元選擇基座上的單元(mat2)3.選擇葉片底面上的節(jié)點選擇葉片底面上的節(jié)點 a.首先，首先，unselect附在底座單元上的節(jié)點附在底座單元上的節(jié)點(接第接第2步步) b.然后，在位置然后，在位置Z0處處reselect節(jié)點節(jié)點4.在所選的相鄰區(qū)域生成約束方程在所選的相鄰區(qū)域生成約束方程.5.選擇選擇everything6.求解并進行后處理求解并進行后處理16.2.9 耦合練習(xí)耦合練習(xí)-葉輪葉片葉輪葉片說明：說明：v對葉輪的對葉輪的 30扇區(qū)使用耦合。扇區(qū)使用耦合

23、。v確定葉片在繞確定葉片在繞Z軸軸1000弧度弧度/秒角速度載荷下的秒角速度載荷下的 von Mises 應(yīng)力分布。應(yīng)力分布。16.2.9 耦合練習(xí)耦合練習(xí)-葉輪葉片葉輪葉片(續(xù)續(xù))載荷和材料特性載荷和材料特性16.2.9 耦合練習(xí)耦合練習(xí)-葉輪葉片葉輪葉片(續(xù)續(xù))1. 按教師指定的工作目錄，用按教師指定的工作目錄，用“cp-blade”作為作業(yè)作為作業(yè)名，進入名，進入 ANSYS。2. 恢復(fù)恢復(fù)“cp-blade.db1”數(shù)據(jù)庫文件數(shù)據(jù)庫文件:Utility Menu File Resume from 或使用命令或使用命令:RESUME,cp-blade,db116.2.9 耦合練習(xí)耦合練習(xí)

24、-葉輪葉片葉輪葉片(續(xù)續(xù))3. 進入前處理器，分別定義單元類型進入前處理器，分別定義單元類型1為為SOLID95, 單單元類型元類型2為為MESH200。對。對MESH200單元設(shè)置單元設(shè)置KEYOPY(1) = 5 ：Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete vAdd .選擇選擇 “Structural Solid” 和和 “Brick 20node 95”,然后按然后按 Apply選擇選擇 “Not Solved” and “Mesh Facet 200”,然后按然后按OKv選擇選擇Options .vSet K1 = “TRI

25、A 6-NODE”,然后按然后按OKvClose或使用命令或使用命令:/PREP7ET,1,SOLID95ET,2,MESH200KEYOPT,2,1,516.2.9 耦合練習(xí)耦合練習(xí)-葉輪葉片葉輪葉片(續(xù)續(xù))4. 使用使用VSWEEP對體對體volume 2進行網(wǎng)格剖分進行網(wǎng)格剖分:Main Menu Preprocessor MeshTool v選擇選擇 “Hex”（六面體）和（六面體）和 “Sweep”（掃（掃掠）掠）,然后選擇然后選擇 Sweep或使用命令或使用命令:VSWEEP,216.2.9 耦合練習(xí)耦合練習(xí)-葉輪葉片葉輪葉片(續(xù)續(xù))5. 選擇選擇“智能尺寸智能尺寸”等級等級4并用

26、并用 MESH200 單元對單元對1號號面剖分網(wǎng)格（扇區(qū)底側(cè)邊界）面剖分網(wǎng)格（扇區(qū)底側(cè)邊界）:Main Menu Preprocessor MeshTool v智能尺寸智能尺寸”等級置為等級置為4vMesh置為置為 Areasv選擇選擇“Tri” 和和 “Free”,然后按然后按 Mesh或使用命令或使用命令:SMRT,4AMESH,116.2.9 耦合練習(xí)耦合練習(xí)-葉輪葉片葉輪葉片(續(xù)續(xù))6. 拷貝拷貝1號面的網(wǎng)格到號面的網(wǎng)格到11號面號面 (扇區(qū)高段一側(cè)邊界扇區(qū)高段一側(cè)邊界):vMain Menu Preprocessor -Modeling- Copy Area Mesh +拾取拾取1號

27、面號面 (或者在或者在ANSYS輸入窗口鍵入輸入窗口鍵入 “1”后按后按 Enter鍵鍵)OK拾取拾取11號面號面 (或者在或者在ANSYS輸入窗口鍵入輸入窗口鍵入 “11”后按后按 Enter鍵鍵)在拾取對話框中選擇在拾取對話框中選擇OK設(shè)置設(shè)置 KCN=1設(shè)置設(shè)置DY=30按按OKv或使用命令或使用命令:MSHCOPY,AREA,1,11,1,0,3016.2.9 耦合練習(xí)耦合練習(xí)-葉輪葉片葉輪葉片(續(xù)續(xù))7. 使用使用 SOLID95 對對1號體剖分網(wǎng)格號體剖分網(wǎng)格:Main Menu Preprocessor MeshTool 或使用命令或使用命令:VMESH,116.2.9 耦合練習(xí)

28、耦合練習(xí)-葉輪葉片葉輪葉片(續(xù)續(xù))8. 將將 SOLID95 退化為退化為 SOLID92 單元單元:Main Menu Preprocessor -Meshing- Modify Mesh Change Tets .或使用命令或使用命令:TCHG,95,92,316.2.9 耦合練習(xí)耦合練習(xí)-葉輪葉片葉輪葉片(續(xù)續(xù))9. 在柱坐標系在柱坐標系 (CSYS,1)中，把邊界低側(cè)節(jié)點自由度耦中，把邊界低側(cè)節(jié)點自由度耦合到邊界高側(cè)節(jié)點的自由度合到邊界高側(cè)節(jié)點的自由度: vMain Menu Preprocessor Coupling / Ceqn Offset Nodes 設(shè)置設(shè)置KCN=1設(shè)置設(shè)置

29、 DY=30選擇選擇OKv或使用命令或使用命令:CPCYC,ALL,0.0001,1,0,3016.2.9 耦合練習(xí)耦合練習(xí)-葉輪葉片葉輪葉片(續(xù)續(xù))10.在在X=0(或者在柱坐標系中或者在柱坐標系中 r=0)的節(jié)點上約束的節(jié)點上約束UX 和和UY :10a. 在在X=0選擇節(jié)點選擇節(jié)點:Utility Menu Select Entities .或使用命令或使用命令:NSEL,S,LOC,X,010b.約束節(jié)點約束節(jié)點UX、UY自由度自由度:Main Menu Preprocessor Loads -Loads- Apply -Structural- Displacement On Node

30、s +或使用命令或使用命令:D,ALL,UX, , , , ,UY16.2.9 耦合練習(xí)耦合練習(xí)-葉輪葉片葉輪葉片(續(xù)續(xù))11.為了防止在為了防止在Z方向的剛體運動（軸向），約束坐標方向的剛體運動（軸向），約束坐標原點處節(jié)點原點處節(jié)點 (2426號節(jié)點號節(jié)點)UZ自由度自由度:11a. 再選擇再選擇Z=0處節(jié)點子集處節(jié)點子集:Utility Menu Select Entities .或使用命令或使用命令:NSEL,R,LOC,Z,011b. 約束所選節(jié)點約束所選節(jié)點 UX, UY, 和和UZ 自由度自由度:Main Menu Preprocessor Loads -Loads- Apply

31、-Structural- Displacement On Nodes +或使用命令或使用命令:D,ALL,UZ16.2.9 耦合練習(xí)耦合練習(xí)-葉輪葉片葉輪葉片(續(xù)續(xù))12. 選擇所有節(jié)點并把節(jié)點的坐標系改變到總體柱坐選擇所有節(jié)點并把節(jié)點的坐標系改變到總體柱坐標系標系:12a. 選擇所有節(jié)點選擇所有節(jié)點:Utility Menu Select Everything或使用命令或使用命令:NSEL,ALL16.2.9 耦合練習(xí)耦合練習(xí)-葉輪葉片葉輪葉片(續(xù)續(xù))12b. 把激活坐標系設(shè)置為總體柱坐標系把激活坐標系設(shè)置為總體柱坐標系:Utility Menu WorkPlane Change Activ

32、e CS to Global Cylindrical或使用命令或使用命令:CSYS,112c.改變節(jié)點坐標系到總體柱坐標系改變節(jié)點坐標系到總體柱坐標系:Main Menu Preprocessor -Modeling- Move / Modify -Rotate Node CS- To Active CS +vPick All或使用命令或使用命令:NROTAT,ALL16.2.9 耦合練習(xí)耦合練習(xí)-葉輪葉片葉輪葉片(續(xù)續(xù))13. 關(guān)閉節(jié)點耦合符號關(guān)閉節(jié)點耦合符號:Utility Menu PlotCtrls Symbols v在對話框中選擇在對話框中選擇 “For Individual:”和和

33、 “Miscellaneous”, 然后選擇然后選擇 Okv設(shè)置設(shè)置 CP = “Off”v選擇選擇OK或使用命令或使用命令:/PBC,CP, ,016.2.9 耦合練習(xí)耦合練習(xí)-葉輪葉片葉輪葉片(續(xù)續(xù))14. 檢查單元檢查單元:Main Menu Preprocessor -Meshing- Check Mesh Sel Bad Elems v在對話框中選擇在對話框中選擇OKv選擇選擇CloseUtility Menu Plot Elementsv選擇選擇CloseUtility Menu Select EverythingUtility Menu Plot Elements或使用命令或使用

34、命令:CHECK,ESEL,WARNEPLOTESEL,ALLEPLOT16.2.9 耦合練習(xí)耦合練習(xí)-葉輪葉片葉輪葉片(續(xù)續(xù))15. 存儲數(shù)據(jù)庫并獲取解答存儲數(shù)據(jù)庫并獲取解答:Pick the “SAVE_DB” button in the Toolbar (or select: Utility Menu File Save as Jobname.db)Main Menu Solution -Solve- Current LSv查看查看 “/STATUS Command” 然后關(guān)閉對話框然后關(guān)閉對話框v選擇選擇OKv選擇選擇Close - 關(guān)閉黃色信息框完成求解關(guān)閉黃色信息框完成求解或使用命

35、令或使用命令:SAVE/SOLUSOLVE16.2.9 耦合練習(xí)耦合練習(xí)-葉輪葉片葉輪葉片(續(xù)續(xù))16.進入后處理器，畫出進入后處理器，畫出 von Mises 應(yīng)力應(yīng)力:Main Menu General Postproc Plot Results -Contour Plot- Nodal Solu .或使用命令或使用命令:/POST1PLNSOL,S,EQV16.2.9 耦合練習(xí)耦合練習(xí)-葉輪葉片葉輪葉片(續(xù)續(xù))17. 畫出畫出2號體（葉片）的號體（葉片）的 von Mises 應(yīng)力應(yīng)力:Utility Menu Select EntitiesSele Below (to select e

36、verything below selected volumes)Main Menu General Postproc Plot Results -Contour Plot- Nodal Solu .或使用命令或使用命令:VSEL,S,2ALLSEL,BELOW,VOLUPLNSOL,S,EQV16.2.9 耦合練習(xí)耦合練習(xí)-葉輪葉片葉輪葉片(續(xù)續(xù))18. 畫出畫出1號體（基座）的號體（基座）的 von Mises 應(yīng)力應(yīng)力:Utility Menu Select EntitiesSele Below (to select everything below selected volumes)R

37、eplot或使用命令或使用命令:VSEL,S,1ALLSEL,BELOW,VOLUPLNSOL,S,EQV16.2.9 耦合練習(xí)耦合練習(xí)-葉輪葉片葉輪葉片(續(xù)續(xù))19. 選擇全部實體并把結(jié)果擴展選擇全部實體并把結(jié)果擴展 360 度度 :Utility Menu Select EverythingUtility Menu PlotCtrls Style Symmetry Expansion User-Specified Expansion v設(shè)置設(shè)置NREPEAT=12v設(shè)置設(shè)置TYPE=Polarv設(shè)置設(shè)置DY=30, 然后選擇然后選擇 OKUtility Menu PlotCtrls Pan

38、, Zoom, Rotate .v選擇選擇ISOv選擇選擇Fit或使用命令或使用命令:/EXPAND,12,PLOAR,FULL,30/VIEW,1,1,1,1/AUTO,1/REPLOT16.2.9 耦合練習(xí)耦合練習(xí)-葉輪葉片葉輪葉片(續(xù)續(xù))20. 存儲并退出存儲并退出 ANSYS:Pick the “QUIT” button in the Toolbar或使用命令或使用命令:SAVEFINISH/EXIT16.2.10 約束方程練習(xí)約束方程練習(xí)-渦輪葉片渦輪葉片說明說明v使用約束方程連接渦輪葉片和葉片支座，然后施加使用約束方程連接渦輪葉片和葉片支座，然后施加X方向方向1000 in/sec

39、2 的加速度進行應(yīng)力分析。的加速度進行應(yīng)力分析。16.2.10 約束方程練習(xí)約束方程練習(xí)-渦輪葉片渦輪葉片(續(xù)續(xù))載荷與材料特性載荷與材料特性16.2.10 約束方程練習(xí)約束方程練習(xí)-渦輪葉片渦輪葉片(續(xù)續(xù))1. 用用“ce-blade”作為作業(yè)名，進入作為作業(yè)名，進入 ANSYS。2. 恢復(fù)數(shù)據(jù)庫文件恢復(fù)數(shù)據(jù)庫文件 “ce-blade.db1”:Utility Menu File Resume from 或使用命令或使用命令:RESUME,ce-blade,db116.2.10 約束方程練習(xí)約束方程練習(xí)-渦輪葉片渦輪葉片(續(xù)續(xù))3. 選擇基座單元選擇基座單元 (材料號為材料號為 2) 然后畫

40、出單元然后畫出單元:Utility Menu Select Entities Utility Menu Plot Elements或使用命令或使用命令:ESEL,S,MAT,2EPLOT16.2.10 約束方程練習(xí)約束方程練習(xí)-渦輪葉片渦輪葉片(續(xù)續(xù))4. 選擇葉片表面在基座上的節(jié)點選擇葉片表面在基座上的節(jié)點:4a.選擇選擇 Z=0 位置的節(jié)點然后畫出它們位置的節(jié)點然后畫出它們:Utility Menu Select Entities Utility Menu Plot Nodes或使用命令或使用命令:NSEL,S,LOC,Z,0NPLOT16.2.10 約束方程練習(xí)約束方程練習(xí)-渦輪葉片渦輪

41、葉片(續(xù)續(xù))4b.不選擇與單元相連的節(jié)點不選擇與單元相連的節(jié)點:Utility Menu Select Entities Utility Menu Plot Nodes或使用命令或使用命令:NSLE,UNPLOT16.2.10 約束方程練習(xí)約束方程練習(xí)-渦輪葉片渦輪葉片(續(xù)續(xù))5. 進入前處理器，生成進入前處理器，生成“鄰近區(qū)域鄰近區(qū)域”的約束方程的約束方程:Main Menu Preprocessor Coupling / Ceqn Adjacent Regions .v認可缺省的單元容差認可缺省的單元容差 (TOLER=0.25)v選擇選擇OKUtility Menu Plot Eleme

42、nts或使用命令或使用命令:/PREP7CEINTF,0.25EPLOT16.2.10 約束方程練習(xí)約束方程練習(xí)-渦輪葉片渦輪葉片(續(xù)續(xù))6. 選擇全部實體，并約束全部基座前面（選擇全部實體，并約束全部基座前面（25號面）上的全部自號面）上的全部自由度由度:Utility Menu Select EverythingUtility Menu PlotCtrls Numbering v設(shè)置設(shè)置 AREA = “On”v設(shè)置設(shè)置Elem / Attrib numbering = “No numbering”v設(shè)置設(shè)置/NUM = Colors & numbersv選擇選擇OKUtility

43、 Menu Plot AreasMain Menu Preprocessor Loads -Loads- Apply -Structural- Displacement On Areas +16.2.10 約束方程練習(xí)約束方程練習(xí)-渦輪葉片渦輪葉片(續(xù)續(xù))或使用命令或使用命令:ALLSEL,ALL/PNUM,AREA,1/NUMBER,0APLOTDA,25,ALL16.2.10 約束方程練習(xí)約束方程練習(xí)-渦輪葉片渦輪葉片(續(xù)續(xù))7. 畫出單元，然后存儲數(shù)據(jù)庫畫出單元，然后存儲數(shù)據(jù)庫:Utility Menu Plot Elements在工具條上拾取在工具條上拾取 “SAVE_DB”或使用命令

44、或使用命令:EPLOTSAVE8. 求解求解:Main Menu Solution -Solve- Current LS或使用命令或使用命令:/SOLUSOLVE16.2.10 約束方程練習(xí)約束方程練習(xí)-渦輪葉片渦輪葉片(續(xù)續(xù))9. 進入通用后處理器，畫出進入通用后處理器，畫出 von Mises 應(yīng)力應(yīng)力:Main Menu General Postproc Plot Results -Contour Plot- Nodal Solu .或使用命令或使用命令:/POST1PLNSOL,S,EQV16.2.10 約束方程練習(xí)約束方程練習(xí)-渦輪葉片渦輪葉片(續(xù)續(xù))10. 存儲并退出存儲并退出 A

45、NSYS:Pick the “QUIT” button in the Toolbarv選擇選擇 “Save Everything”v選擇選擇OK或使用命令或使用命令:SAVEFINISH/EXIT,ALL16.2.11 約束方程練習(xí)約束方程練習(xí)-擺桿剛性區(qū)擺桿剛性區(qū)說明說明v用用“剛性區(qū)剛性區(qū)” (約束方程約束方程)替代擺桿右邊替代擺桿右邊2/3模型模型.v剛性擺桿剛性擺桿 (EX = 2.11e6 kgf/cm2), 右端施有右端施有500 kgf 的的豎向力作用豎向力作用(在在 X=33 cm處處).v注釋注釋: 1 kgf = 9.81 N, 1 kgf/cm2 = 98066.5 Pa

46、16.2.11 約束方程練習(xí)約束方程練習(xí)-擺桿剛性區(qū)擺桿剛性區(qū)(續(xù)續(xù))載荷和材料特性載荷和材料特性16.2.11 約束方程練習(xí)約束方程練習(xí)-擺桿剛性區(qū)擺桿剛性區(qū)(續(xù)續(xù))1. 用用“swaybar-cerig”作為作業(yè)名，進入作為作業(yè)名，進入 ANSYS。2. 讀入文件讀入文件 “swaybar1.inp”:Utility Menu File Read Input from 或使用命令或使用命令:/INP,swaybar1,inp16.2.11 約束方程練習(xí)約束方程練習(xí)-擺桿剛性區(qū)擺桿剛性區(qū)(續(xù)續(xù))3. 在在X=33, Y=0, Z=0 處定義節(jié)點處定義節(jié)點(節(jié)點號為節(jié)點號為 8000) :Ma

47、in Menu Preprocessor -Modeling- Create Nodes或使用命令或使用命令:N,8000,3316.2.11 約束方程練習(xí)約束方程練習(xí)-擺桿剛性區(qū)擺桿剛性區(qū)(續(xù)續(xù))4. 設(shè)置單元類型為設(shè)置單元類型為 2 并在并在8000號節(jié)點上建立號節(jié)點上建立 MASS21 單元單元:Main Menu Preprocessor -Attributes- Define Default Attribs .Main Menu Preprocessor -Modeling- Create Elements -Auto Numbered- Thru Nodes +或使用命令或使用命令

48、:TYPE,2E,800016.2.11 約束方程練習(xí)約束方程練習(xí)-擺桿剛性區(qū)擺桿剛性區(qū)(續(xù)續(xù))5. 在在8000號節(jié)點上施加號節(jié)點上施加FY方向方向 -500 kgf 的集中載荷的集中載荷:Main Menu Preprocessor Loads -Loads- Apply -Structural- Force/Moment On Nodes +或使用命令或使用命令:F,8000,FY,-50016.2.11 約束方程練習(xí)約束方程練習(xí)-擺桿剛性區(qū)擺桿剛性區(qū)(續(xù)續(xù))6. 選擇選擇 X=10 的全部節(jié)點和的全部節(jié)點和8000號節(jié)點號節(jié)點:Utility Menu Select Entities

49、Utility Menu Plot Nodes (Or pick PLOT on Selection Tool).或使用命令或使用命令:NSEL,S,LOC,X,10NSEL,A,8000NPLOT在這種情況下在這種情況下, , 不能在菜單中用不能在菜單中用 “ALLALL” 拾取。直接輸入命令會更拾取。直接輸入命令會更方便。方便。16.2.11 約束方程練習(xí)約束方程練習(xí)-擺桿剛性區(qū)擺桿剛性區(qū)(續(xù)續(xù))7. 在在X=10的全部節(jié)點和的全部節(jié)點和8000號節(jié)點之間生成自由度號節(jié)點之間生成自由度 UX 、UY 的剛性連線的剛性連線:Main Menu Preprocessor Coupling / Ceqn Rigid Region +或使用命令或使用命令:CERIG,8000,ALL,UX,UY16.2.11 約束方程練習(xí)約束方程練習(xí)-擺桿剛性區(qū)擺