耦合及约束方程介绍

xiven2008

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。

freber

很不错, 赞！

kexin0215

赞！！！[em01]

guhong

谢谢！