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1、第第16章章 耦合和约束方程耦合和约束方程v正如自由度约束能约束模型中确定的节点一样，耦正如自由度约束能约束模型中确定的节点一样，耦合和约束方程可以建立节点间的位移关系。合和约束方程可以建立节点间的位移关系。v本章主要讨论何时需要建立、怎样建立节点间的耦本章主要讨论何时需要建立、怎样建立节点间的耦合和约束方程。合和约束方程。v主要内容主要内容:A.耦合耦合B.约束方程约束方程16.1 耦合耦合v耦合是使一组节点具有相同的自由度值耦合是使一组节点具有相同的自由度值除了自由度值是由求解器计算而非用户指定外，除了自由度值是由求解器计算而非用户指定外，与约束相类似与约束相类似例如例如:如果节点如果节点
2、1和节点和节点2在在UX方向上耦合，方向上耦合，求解求解器将计算节点器将计算节点1的的UX值并简单地把该值赋值给节值并简单地把该值赋值给节点点2的的UXv一个耦合设置是一组被约束在一起，有着同一方向一个耦合设置是一组被约束在一起，有着同一方向的节点的节点(即一个自由度即一个自由度)v一个模型中可以定义多个耦合，但一个模型中可以定义多个耦合，但一个耦合中只能一个耦合中只能包含一个方向的自由度包含一个方向的自由度16.1.1 耦合设置的特点耦合设置的特点v只有一个自由度卷标如：只有一个自由度卷标如：ux,uy或或tempv可含有任意节点数可含有任意节点数v任任意意实实际际的的自自由由度度方方向向u
3、x在在不不同同的的节节点点上上可能是不同的可能是不同的v主、从自由度的概念主、从自由度的概念v加在主自由度上的载荷加在主自由度上的载荷16.1.2 一般应用一般应用v施加对称条件施加对称条件v无摩擦界面无摩擦界面v铰接铰接如如：用用耦耦合合施施加加循循环环对对称称性性，在在循循环环对对称称切切面面上上的的对应位置实施自由度耦合对应位置实施自由度耦合16.1.3 施加对称条件施加对称条件v耦合自由度常被用来施加移动或循环对称性条件。耦合自由度常被用来施加移动或循环对称性条件。这可以保证平面截面依然是平面。例如：这可以保证平面截面依然是平面。例如：v-对圆盘扇区模型对圆盘扇区模型(循环对称循环对称
4、)，应使两个对称边界，应使两个对称边界上的对应节点在各个自由度上耦合。上的对应节点在各个自由度上耦合。对锯齿形模型的半齿模型对锯齿形模型的半齿模型(平移对称平移对称)，应使一个，应使一个边上的节点在各自由度上耦合边上的节点在各自由度上耦合关于此边对称关于此边对称这些节点的所有这些节点的所有自由度都要耦合自由度都要耦合xyxy123451112131415由由于于结结构构的的对对称称性性，上上面面的的一一排排结结点点在在轴轴向上的位移应该相同向上的位移应该相同16.1.3 施加对称条件施加对称条件(续续)v考考虑虑在在均均匀匀轴轴向向压压力力下下的的空空心心长长圆圆柱柱体体，此此3D结结构可用下
5、面右图所示的构可用下面右图所示的2D轴对称模型表示轴对称模型表示16.1.4 无摩擦界面无摩擦界面v如果满足下列条件，则可用耦合自由度模拟接触面如果满足下列条件，则可用耦合自由度模拟接触面表面保持接触表面保持接触几何线性分析几何线性分析(小变形小变形)忽略摩擦忽略摩擦在两个面上，节点是一一对应的在两个面上，节点是一一对应的v通过耦合垂直于接触面的重合节点来模拟接触面通过耦合垂直于接触面的重合节点来模拟接触面分析仍然是线性的分析仍然是线性的无间隙收敛性问题无间隙收敛性问题在在竖竖向向耦耦合合每对节点每对节点16.1.5 铰接铰接v耦合可用来模拟铰接，如：万向节、铰链耦合可用来模拟铰接，如：万向节
6、、铰链v借借助助力力矩矩释释放放可可模模拟拟铰铰接接：只只耦耦合合连连接接节节点点间间的的位位移自由度，不耦合旋转自由度移自由度，不耦合旋转自由度 v例例如如：下下图图中中，若若A处处重重合合两两节节点点在在UX、UY方方向向上耦合，旋转不耦合，则上耦合，旋转不耦合，则A连接可模拟成铰接连接可模拟成铰接12A节节点点1和和节节点点2重重合合，为为了了看看清分开显示清分开显示16.1.6 创建耦合设置创建耦合设置v根据使用不同，可用多种方法进行耦合设置根据使用不同，可用多种方法进行耦合设置v将节点进行同方向耦合：将节点进行同方向耦合：选择所需要的设置选择所需要的设置接着使用接着使用 CP命令或命
7、令或 or Preprocessor Coupling/Ceqn Couple DOFs例如例如,cp,ux,all 是把所有选择节点在是把所有选择节点在UX方向上耦合方向上耦合输输入入耦耦合合设设置置参参考考号号，选择自由度卷标选择自由度卷标16.1.6 创建耦合设置创建耦合设置(续续)v在零偏移量的一组节点之间生成附加耦合关系在零偏移量的一组节点之间生成附加耦合关系:vMain Menu:Preprocessor Coupling/Ceqn Gen w/Same Nodes3.单击单击OK1.输输入入现现存存耦耦合合设置的参考号设置的参考号2.对对每每个个设设置置指指定定新的自由度卷标新的
8、自由度卷标16.1.6 创建耦合设置创建耦合设置(续续)v同一位置节点间的耦合：同一位置节点间的耦合：首先确保所有要耦合的节点都被选择首先确保所有要耦合的节点都被选择接着使用命令接着使用命令 CPINTF 或或 Preprocessor Coupling/Ceqn Coincident Nodes例如：例如：cpintf,uy同一位置的所有节点在同一位置的所有节点在UY上耦合上耦合(包含包含 0.0001的的缺省误差缺省误差)16.1.6 创建耦合设置创建耦合设置(续续)v不在同一位置节点间的耦合，如循环对称不在同一位置节点间的耦合，如循环对称:首先确保所有要耦合的节点都被选择。首先确保所有要
9、耦合的节点都被选择。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把圆心角相差把圆心角相差 30的对应节点的各自由度进的对应节点的各自由度进行耦合行耦合(注：当前注：当前KCN选项是总体柱坐标系选项是总体柱坐标系)16.1.7 关于耦合的说明关于耦合的说明v记忆要点记忆要点:耦耦合合中中的的自自由由度度方方向向(UX,UY,等等)是是节节点点坐坐标标系系中的方向中的方向求求解解器器只只保保留留耦耦合合中中的的第第一一个个自自由由度度，并并把把它它作作为主自由度，而不保留其
10、余自由度为主自由度，而不保留其余自由度施施加加在在耦耦合合节节点点上上的的载载荷荷(在在耦耦合合自自由由度度方方向向)求求和后作用在主节点上和后作用在主节点上耦合自由度上的约束只能施加在主节点上耦合自由度上的约束只能施加在主节点上16.1.8 练习：耦合循环对称边界练习：耦合循环对称边界v在此练习中，由生成耦合在此练习中，由生成耦合DOF设置来模拟有循环对称性的模设置来模拟有循环对称性的模型的接触问题型的接触问题 1.建模并在图形窗口中画单元建模并在图形窗口中画单元2.在在总总体体柱柱坐坐标标系系下下，生生成成具具有有Y的增量为的增量为30的节点复制件的节点复制件a.将将当当前前坐坐标标系系变
11、变为为总总体体柱柱坐坐标系标系b.在在当当前前坐坐标标系系中中，以以Y=30的增量拷贝所有的结点的增量拷贝所有的结点16.1.8 练习：耦合循环对称边界练习：耦合循环对称边界(续续)3.在同一位置的节点上生成适当的耦合关系在同一位置的节点上生成适当的耦合关系 a.Choose couple coincident nodes b.Choose All Appropriate4.不选择附在单元上的节点不选择附在单元上的节点 a.选择选择entity,node attached to b.选择选择unselect，并单击并单击apply5.将新节点拷贝回原始位置将新节点拷贝回原始位置(DY=-30,
12、INC=0)a.以以Y30的增量拷贝所有节点的增量拷贝所有节点b.对节点号增量输入对节点号增量输入06.选择选择everything16.1.8 练习：耦合循环对称边界练习：耦合循环对称边界(续续)7.对所有处于同一位置的节点进行对所有处于同一位置的节点进行merge操作操作 a.Numbering controls Merge itemsb.关掉警告信息关掉警告信息8.将所有的节点坐标系转到总体柱坐标系将所有的节点坐标系转到总体柱坐标系a.Main Menu:Preprocessor -Modeling-Move/Modify Rotate node CS to active CSb.拾取拾
13、取all9.求解并进行后处理求解并进行后处理16.2 约束方程约束方程v约束方程约束方程定义了节点自由度间的线性关系定义了节点自由度间的线性关系若两个自由度耦合若两个自由度耦合,它它们的简单关系是们的简单关系是UX1=UX2约束方程是耦合的更一般形式，允许写诸如约束方程是耦合的更一般形式，允许写诸如 UX1+3.5*UX2=10.0的约束方程的约束方程v在一个模型中可以定义任意多个约束方程在一个模型中可以定义任意多个约束方程v另外，一个约束方程可以包含任意数量的节点和自另外，一个约束方程可以包含任意数量的节点和自由度的集合。约束方程的一般形式是由度的集合。约束方程的一般形式是:Coef1*DO
14、F1 +Coef2*DOF2 +Coef3*DOF3 +.=Constant16.2.1 约束方程的特点约束方程的特点约束方程的特点约束方程的特点v自由度卷标的任意组合自由度卷标的任意组合v任意节点号任意节点号v任任意意实实际际的的自自由由度度方方向向在在不不同同的的节节点点上上ux可能不同可能不同16.2.2 一般应用一般应用v连接不同的网格连接不同的网格实体与实体的界面实体与实体的界面2D或或3D相同或相似的单元类型相同或相似的单元类型单元面在同一表面上，但结点位置不重合单元面在同一表面上，但结点位置不重合v连接不同类型的单元连接不同类型的单元壳与实体壳与实体垂直于壳或实体的梁垂直于壳或实
15、体的梁v建立刚性区建立刚性区v过盈装配过盈装配16.2.3 连接不同的网格连接不同的网格v两个已划分网格的实体部分在某个面相连接，若它们两个已划分网格的实体部分在某个面相连接，若它们的节点不相同，可以通过建立约束方程来建立连接的节点不相同，可以通过建立约束方程来建立连接v处理此类情况最容易的方法是使用处理此类情况最容易的方法是使用 CEINTF命令命令(Preprocessor Coupling/Ceqn Adjacent Regions)首首先先选选择择网网格格划划分分较较细细的的对对象的节点和另一方的单元象的节点和另一方的单元自自动动计计算算所所有有必必要要的的系系数数和和常数常数适适合合
16、于于实实体体单单元元对对实实体体单单元元，2-D 或或 3-D16.2.4 连接不同类型的单元连接不同类型的单元v如果需要连接自由度集不同的单元类型，则要求写出如果需要连接自由度集不同的单元类型，则要求写出约束方程以便于从一类单元向另一类单元传递载荷约束方程以便于从一类单元向另一类单元传递载荷:梁与实体或垂直于壳的梁梁与实体或垂直于壳的梁壳与实体壳与实体v命令：命令：CE 命令命令(Preprocessor Coupling/Ceqn Constraint Eqn)建立转动自由建立转动自由度和移动自由度和移动自由度之间的关系度之间的关系16.2.5 建立刚性区建立刚性区v约束方程通常被用来模拟
17、刚性区约束方程通常被用来模拟刚性区v作用在节点作用在节点(主节点主节点)上的载荷将被恰当地分配到刚上的载荷将被恰当地分配到刚性区的其它节点上性区的其它节点上v使用使用CERIG 命令命令(或或 Preprocessor Coupling/Ceqn Rigid Region)在某些特殊情况下，全在某些特殊情况下，全刚性区给出了约束方程刚性区给出了约束方程的另一种应用的另一种应用全刚性区和部分刚性区全刚性区和部分刚性区的约束方程都可由程序的约束方程都可由程序自动生成自动生成16.2.6 过盈装配过盈装配v同同接接触触耦耦合合相相类类似似，但但在在两两界界面面间间允允许许有有过盈量或间隙过盈量或间隙
18、v典型方程典型方程:0.01=UX(node 51)-UX(node 251)16.2.7 建立约束方程的过程建立约束方程的过程人工建立约束方程的菜单路径人工建立约束方程的菜单路径：Main Menu:Preprocessor Coupling/Ceqn Constraint Eqn2.单击单击OK1.输输入入常常数数项项、节节点点号号、自自由由度度卷卷标标和和方程系数方程系数16.2.7 建立约束方程的过程建立约束方程的过程(续续)以现有的约束方程为基础生成约束方程以现有的约束方程为基础生成约束方程：1.生生成成第第一一个个约约束束方方程程:Main Menu:Preprocessor Co
19、upling/Ceqn Constraint Eqn2.生生成成其其余余的的约约束束方方程程:Main Menu:Preprocessor Coupling/Ceqn Gen w/Same DOF生成的约束方生成的约束方程数程数.现存约束方现存约束方程中的节点程中的节点增量增量3.选择选择OK生成的约束方生成的约束方程的起始序号，程的起始序号，终止序号和增终止序号和增量量16.2.7 建立约束方程的过程建立约束方程的过程(续续)通过通过“刚性区刚性区”来建立约束方程来建立约束方程：Main Menu:Preprocessor Coupling/Ceqn Rigid Region 拾取将要连在一
20、起的结点，然后单击拾取将要连在一起的结点，然后单击OK1.选选择择将将要要使使用用的的刚刚性性区区的的类类型型(自自由度设置由度设置)2.单击单击OK16.2.7 建立约束方程的过程建立约束方程的过程(续续)在相邻的区域生成约束方程：在相邻的区域生成约束方程：1.从网格较密的区域中选择节点从网格较密的区域中选择节点2.从网格较稀的区域中选择单元从网格较稀的区域中选择单元Main Menu:Preprocessor Coupling/Ceqn Adjacent Regions3.指指定定容容差差，此此容容差差作作为为单单元元区区域域中中最最小单元长度的比率小单元长度的比率4.在在约约束束方方程程
21、中中将将要要使用的自由度使用的自由度5.单击单击OK16.2.8 练习：在蜗轮叶片上建立约束方程练习：在蜗轮叶片上建立约束方程在在此此练练习习中中，将将使使用用约约束束方方程程将将具具有有不不同同单单元元类类型型和和不不同同网网格格的的两两部部分分连连接接起起来来。这这两两部部分分分分别别是是涡涡轮轮叶叶片片段段及叶片连接的基座及叶片连接的基座BaseBlade16.2.8 练习：在蜗轮叶片上建立约束方程练习：在蜗轮叶片上建立约束方程(续续)1.建模并划分单元建模并划分单元2.选择基座上的单元选择基座上的单元(mat2)3.选择叶片底面上的节点选择叶片底面上的节点 a.首先，首先，unsele
22、ct附在底座单元上的节点附在底座单元上的节点(接第接第2步步)b.然后，在位置然后，在位置Z0处处reselect节点节点4.在所选的相邻区域生成约束方程在所选的相邻区域生成约束方程.5.选择选择everything6.求解并进行后处理求解并进行后处理16.2.9 耦合练习耦合练习-叶轮叶片叶轮叶片说明：说明：v对叶轮的对叶轮的 30扇区使用耦合。扇区使用耦合。v确确定定叶叶片片在在绕绕Z轴轴1000弧弧度度/秒秒角角速速度度载载荷荷下下的的 von Mises 应应力力分布。分布。16.2.9 耦合练习耦合练习-叶轮叶片叶轮叶片(续续)载载荷荷和和材材料料特性特性16.2.9 耦合练习耦合练
23、习-叶轮叶片叶轮叶片(续续)1.按按教教师师指指定定的的工工作作目目录录，用用“cp-blade”作作为为作作业业名名，进入进入 ANSYS。2.恢复恢复“cp-blade.db1”数据库文件数据库文件:Utility Menu File Resume from 或使用命令或使用命令:RESUME,cp-blade,db116.2.9 耦合练习耦合练习-叶轮叶片叶轮叶片(续续)3.进进入入前前处处理理器器，分分别别定定义义单单元元类类型型1为为SOLID95,单单元元 类类 型型 2为为 MESH200。对对 MESH200单单 元元 设设 置置KEYOPY(1)=5：Main Menu Pr
24、eprocessor Element Type Add/Edit/Delete vAdd.选选择择“Structural Solid”和和“Brick 20node 95”,然然后后按按 Apply选择选择“Not Solved”and“Mesh Facet 200”,然后按然后按OKv选择选择Options.vSet K1=“TRIA 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 耦合练习耦合练习-叶轮叶片叶轮叶片(续续)4.使用使用VSWEEP对体对体volume 2进行网
25、格剖分进行网格剖分:Main Menu Preprocessor MeshTool v选选择择“Hex”（六六面面体体）和和“Sweep”（扫扫掠掠）,然后选择然后选择 Sweep或使用命令或使用命令:VSWEEP,216.2.9 耦合练习耦合练习-叶轮叶片叶轮叶片(续续)5.选选择择“智智能能尺尺寸寸”等等级级4并并用用 MESH200 单单元元对对1号号面剖分网格（扇区底侧边界）面剖分网格（扇区底侧边界）:Main Menu Preprocessor MeshTool v智能尺寸智能尺寸”等级置为等级置为4vMesh置为置为 Areasv选择选择“Tri”和和“Free”,然后按然后按 M
26、esh或使用命令或使用命令:SMRT,4AMESH,116.2.9 耦合练习耦合练习-叶轮叶片叶轮叶片(续续)6.拷拷贝贝1号号面面的的网网格格到到11号号面面(扇扇区区高高段段一侧边界一侧边界):vMain Menu Preprocessor -Modeling-Copy Area Mesh+拾拾取取1号号面面(或或者者在在ANSYS输输入入窗窗口口键入键入“1”后按后按 Enter键键)OK拾拾取取11号号面面(或或者者在在ANSYS输输入入窗窗口口键入键入“11”后按后按 Enter键键)在拾取对话框中选择在拾取对话框中选择OK设置设置 KCN=1设置设置DY=30按按OKv或使用命令或
27、使用命令:MSHCOPY,AREA,1,11,1,0,3016.2.9 耦合练习耦合练习-叶轮叶片叶轮叶片(续续)7.使用使用 SOLID95 对对1号体剖分网格号体剖分网格:Main Menu Preprocessor MeshTool 或使用命令或使用命令:VMESH,116.2.9 耦合练习耦合练习-叶轮叶片叶轮叶片(续续)8.将将 SOLID95 退化为退化为 SOLID92 单元单元:Main Menu Preprocessor -Meshing-Modify Mesh Change Tets.或使用命令或使用命令:TCHG,95,92,316.2.9 耦合练习耦合练习-叶轮叶片叶轮
28、叶片(续续)9.在在柱柱坐坐标标系系(CSYS,1)中中，把把边边界界低低侧侧节节点点自自由由度度耦耦合合到边界高侧节点的自由度到边界高侧节点的自由度:vMain Menu Preprocessor Coupling/Ceqn Offset Nodes 设置设置KCN=1设置设置 DY=30选择选择OKv或使用命令或使用命令:CPCYC,ALL,0.0001,1,0,3016.2.9 耦合练习耦合练习-叶轮叶片叶轮叶片(续续)10.在在X=0(或者在柱坐标系中或者在柱坐标系中 r=0)的节点上约束的节点上约束UX 和和UY:10a.在在X=0选择节点选择节点:Utility Menu Sele
29、ct Entities.或使用命令或使用命令:NSEL,S,LOC,X,010b.约束节点约束节点UX、UY自由度自由度:Main Menu Preprocessor Loads -Loads-Apply -Structural-Displacement On Nodes+或使用命令或使用命令:D,ALL,UX,UY16.2.9 耦合练习耦合练习-叶轮叶片叶轮叶片(续续)11.为了防止在为了防止在Z方向的刚体运动（轴向），约束坐标原方向的刚体运动（轴向），约束坐标原点处节点点处节点(2426号节点号节点)UZ自由度自由度:11a.再选择再选择Z=0处节点子集处节点子集:Utility Menu
30、 Select Entities.或使用命令或使用命令:NSEL,R,LOC,Z,011b.约束所选节点约束所选节点 UX,UY,和和UZ 自由度自由度:Main Menu Preprocessor Loads -Loads-Apply -Structural-Displacement On Nodes+或使用命令或使用命令:D,ALL,UZ16.2.9 耦合练习耦合练习-叶轮叶片叶轮叶片(续续)12.选选择择所所有有节节点点并并把把节节点点的的坐坐标标系系改改变变到到总总体体柱柱坐坐标标系系:12a.选择所有节点选择所有节点:Utility Menu Select Everything或使用
31、命令或使用命令:NSEL,ALL16.2.9 耦合练习耦合练习-叶轮叶片叶轮叶片(续续)12b.把激活坐标系设置为总体柱坐标系把激活坐标系设置为总体柱坐标系:Utility Menu WorkPlane Change Active CS to Global Cylindrical或使用命令或使用命令:CSYS,112c.改变节点坐标系到总体柱坐标系改变节点坐标系到总体柱坐标系: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
32、 耦合练习耦合练习-叶轮叶片叶轮叶片(续续)13.关闭节点耦合符号关闭节点耦合符号:Utility Menu PlotCtrls Symbols v在在 对对 话话 框框 中中 选选 择择 “For Individual:”和和 “Miscellaneous”,然后选择然后选择 Okv设置设置 CP=“Off”v选择选择OK或使用命令或使用命令:/PBC,CP,016.2.9 耦合练习耦合练习-叶轮叶片叶轮叶片(续续)14.检查单元检查单元:Main Menu Preprocessor -Meshing-Check Mesh Sel Bad Elems v在对话框中选择在对话框中选择OKv选择
33、选择CloseUtility Menu Plot Elementsv选择选择CloseUtility Menu Select EverythingUtility Menu Plot Elements或使用命令或使用命令:CHECK,ESEL,WARNEPLOTESEL,ALLEPLOT16.2.9 耦合练习耦合练习-叶轮叶片叶轮叶片(续续)15.存储数据库并获取解答存储数据库并获取解答:Pick the“SAVE_DB”button in the Toolbar (or select:Utility Menu File Save as Jobname.db)Main Menu Solution
34、 -Solve-Current LSv查看查看“/STATUS Command”然后关闭对话框然后关闭对话框v选择选择OKv选择选择Close-关闭黄色信息框完成求解关闭黄色信息框完成求解或使用命令或使用命令:SAVE/SOLUSOLVE16.2.9 耦合练习耦合练习-叶轮叶片叶轮叶片(续续)16.进入后处理器，画出进入后处理器，画出 von Mises 应力应力: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 耦合练习耦合练习-叶轮叶片叶轮
35、叶片(续续)17.画出画出2号体（叶片）的号体（叶片）的 von Mises 应力应力:Utility Menu Select EntitiesSele Below(to select everything 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 耦合练习耦合练习-叶轮叶片叶轮叶片(续续)18.画出画出1号体（基座）的号体（基座）的 von Mises
36、 应力应力:Utility Menu Select EntitiesSele Below (to select everything below selected volumes)Replot或使用命令或使用命令:VSEL,S,1ALLSEL,BELOW,VOLUPLNSOL,S,EQV16.2.9 耦合练习耦合练习-叶轮叶片叶轮叶片(续续)19.选择全部实体并把结果扩展选择全部实体并把结果扩展 360 度度:Utility Menu Select EverythingUtility Menu PlotCtrls Style Symmetry Expansion User-Specified
37、Expansion v设置设置NREPEAT=12v设置设置TYPE=Polarv设置设置DY=30,然后选择然后选择 OKUtility Menu PlotCtrls Pan,Zoom,Rotate.v选择选择ISOv选择选择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 耦合练习耦合练习-叶轮叶片叶轮叶片(续续)20.存储并退出存储并退出 ANSYS:Pick the“QUIT”button in the Toolbar或使用命令或使用命令:SAVEFINISH/EXIT16.2.10 约束方程
38、练习约束方程练习-涡轮叶片涡轮叶片说明说明v使使用用约约束束方方程程连连接接涡涡轮轮叶叶片片和和叶叶片片支支座座，然然后后施施加加X方向方向1000 in/sec2 的加速度进行应力分析。的加速度进行应力分析。16.2.10 约束方程练习约束方程练习-涡轮叶片涡轮叶片(续续)载荷与材料特性载荷与材料特性16.2.10 约束方程练习约束方程练习-涡轮叶片涡轮叶片(续续)1.用用“ce-blade”作为作业名，进入作为作业名，进入 ANSYS。2.恢复数据库文件恢复数据库文件“ce-blade.db1”:Utility Menu File Resume from 或使用命令或使用命令:RESUME
39、,ce-blade,db116.2.10 约束方程练习约束方程练习-涡轮叶片涡轮叶片(续续)3.选择基座单元选择基座单元(材料号为材料号为 2)然后画出单元然后画出单元:Utility Menu Select Entities Utility Menu Plot Elements或使用命令或使用命令:ESEL,S,MAT,2EPLOT16.2.10 约束方程练习约束方程练习-涡轮叶片涡轮叶片(续续)4.选择叶片表面在基座上的节点选择叶片表面在基座上的节点:4a.选择选择 Z=0 位置的节点然后画出它们位置的节点然后画出它们:Utility Menu Select Entities Utilit
40、y Menu Plot Nodes或使用命令或使用命令:NSEL,S,LOC,Z,0NPLOT16.2.10 约束方程练习约束方程练习-涡轮叶片涡轮叶片(续续)4b.不选择与单元相连的节点不选择与单元相连的节点:Utility Menu Select Entities Utility Menu Plot Nodes或使用命令或使用命令:NSLE,UNPLOT16.2.10 约束方程练习约束方程练习-涡轮叶片涡轮叶片(续续)5.进入前处理器，生成进入前处理器，生成“邻近区域邻近区域”的约束方程的约束方程:Main Menu Preprocessor Coupling/Ceqn Adjacent
41、Regions.v认可缺省的单元容差认可缺省的单元容差(TOLER=0.25)v选择选择OKUtility Menu Plot Elements或使用命令或使用命令:/PREP7CEINTF,0.25EPLOT16.2.10 约束方程练习约束方程练习-涡轮叶片涡轮叶片(续续)6.选选择择全全部部实实体体，并并约约束束全全部部基基座座前前面面（25号号面面）上上的的全全部部自自由度由度:Utility Menu Select EverythingUtility Menu PlotCtrls Numbering v设置设置 AREA=“On”v设置设置Elem/Attrib numbering=“
42、No numbering”v设置设置/NUM=Colors&numbersv选择选择OKUtility Menu Plot AreasMain Menu Preprocessor Loads -Loads-Apply -Structural-Displacement On Areas+16.2.10 约束方程练习约束方程练习-涡轮叶片涡轮叶片(续续)或使用命令或使用命令:ALLSEL,ALL/PNUM,AREA,1/NUMBER,0APLOTDA,25,ALL16.2.10 约束方程练习约束方程练习-涡轮叶片涡轮叶片(续续)7.画出单元，然后存储数据库画出单元，然后存储数据库:Utility
43、Menu Plot Elements在工具条上拾取在工具条上拾取“SAVE_DB”或使用命令或使用命令:EPLOTSAVE8.求解求解:Main Menu Solution -Solve-Current LS或使用命令或使用命令:/SOLUSOLVE16.2.10 约束方程练习约束方程练习-涡轮叶片涡轮叶片(续续)9.进入通用后处理器，画出进入通用后处理器，画出 von Mises 应力应力: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
44、约束方程练习约束方程练习-涡轮叶片涡轮叶片(续续)10.存储并退出存储并退出 ANSYS:Pick the“QUIT”button in the Toolbarv选择选择“Save Everything”v选择选择OK或使用命令或使用命令:SAVEFINISH/EXIT,ALL16.2.11 约束方程练习约束方程练习-摆杆刚性区摆杆刚性区说明说明v用用“刚性区刚性区”(约束方程约束方程)替代摆杆右边替代摆杆右边2/3模型模型.v刚刚性性摆摆杆杆(EX=2.11e6 kgf/cm2),右右端端施施有有500 kgf 的的竖向力作用竖向力作用(在在 X=33 cm处处).v注释注释:1 kgf=9
45、.81 N,1 kgf/cm2=98066.5 Pa16.2.11 约束方程练习约束方程练习-摆杆刚性区摆杆刚性区(续续)载荷和材料特性载荷和材料特性16.2.11 约束方程练习约束方程练习-摆杆刚性区摆杆刚性区(续续)1.用用“swaybar-cerig”作为作业名，进入作为作业名，进入 ANSYS。2.读入文件读入文件“swaybar1.inp”:Utility Menu File Read Input from 或使用命令或使用命令:/INP,swaybar1,inp16.2.11 约束方程练习约束方程练习-摆杆刚性区摆杆刚性区(续续)3.在在X=33,Y=0,Z=0 处定义节点处定义节
46、点(节点号为节点号为 8000):Main Menu Preprocessor -Modeling-Create Nodes或使用命令或使用命令:N,8000,3316.2.11 约束方程练习约束方程练习-摆杆刚性区摆杆刚性区(续续)4.设设置置单单元元类类型型为为 2 并并在在8000号号节节点点上上建建立立 MASS21 单元单元:Main Menu Preprocessor -Attributes-Define Default Attribs.Main Menu Preprocessor -Modeling-Create Elements-Auto Numbered-Thru Nodes
47、+或使用命令或使用命令:TYPE,2E,800016.2.11 约束方程练习约束方程练习-摆杆刚性区摆杆刚性区(续续)5.在在8000号节点上施加号节点上施加FY方向方向-500 kgf 的集中载荷的集中载荷: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 约束方程练习约束方程练习-摆杆刚性区摆杆刚性区(续续)6.选择选择 X=10 的全部节点和的全部节点和8000号节点号节点:Utility Menu Select Enti
48、ties 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在这种情况下在这种情况下,不能在菜单中用不能在菜单中用“ALL”拾取。直接输入命令会更拾取。直接输入命令会更方便。方便。16.2.11 约束方程练习约束方程练习-摆杆刚性区摆杆刚性区(续续)7.在在X=10的的全全部部节节点点和和8000号号节节点点之之间间生生成成自自由由度度 UX、UY 的刚性连线的刚性连线:Main Menu Preprocessor Coupling/Ceqn Rig
49、id Region+或使用命令或使用命令:CERIG,8000,ALL,UX,UY16.2.11 约束方程练习约束方程练习-摆杆刚性区摆杆刚性区(续续)8.选择所有节点选择所有节点,打开力和约束方程符号并画出单元打开力和约束方程符号并画出单元:Utility Menu Select Entities Utility Menu PlotCtrls Symbols Utility Menu Plot Elements或使用命令或使用命令:NSEL,ALL/PBC,F,1/PBC,CE,1EPLOT16.2.11 约束方程练习约束方程练习-摆杆刚性区摆杆刚性区(续续)9.存储数据库，然后用存储数据库
50、，然后用 PCG 优化求解器求解优化求解器求解:Main Menu Solution -Analysis Type-Soln Control.Utility Menu File Save as Jobname.dbMain Menu Solution -Solve-Current LS或使用命令或使用命令:/SOLUEQSLV,PCGSAVESOLVE16.2.11 约束方程练习约束方程练习-摆杆刚性区摆杆刚性区(续续)10.不不选选 MASS21 单单元元，然然后后进进入入后后处处理理器器 POST1 画画出出 SEQV（von Mises应力）应力）的节点解的节点解:Utility Men