ansys之节点耦合专题
ansys中nummrg与glue命令及自由度耦合的比较ZZ
ansys中nummrg与glue命令及自由度耦合的比较ZZCP, 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)。
node1~node17: 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。
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16.1.8 练习：耦合循环对称边界
❖ 在此练习中，由生成耦合DOF 设置来模拟有循环对称性的模 型的接触问题
1.建模并在图形窗口中画单元 2.在总体柱坐标系下，生成具有
Y的增量为30的节点复制件 a.将当前坐标系变为总体柱坐
标系 b. 在当前坐标系中，以Y=30
的增量拷贝所有的结点
例如, cp,,ux,all 是把所有选择节点在UX方 向上耦合
输入耦合设置参考号 ，选择自由度卷标
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16.1.6 创建耦合设置(续)
❖②在零偏移量的一组节点之间生成附加耦合关系: ❖Main Menu: Preprocessor > Coupling / Ceqn > Gen w/Same Nodes
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16.2.1 约束方程的特点
约束方程的特点 ❖ 自由度卷标的任意组合 ❖ 任意节点号 ❖ 任意实际的自由度方向――在不同的节点上
ux可能不同
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16.2.2 一般应用
❖ 连接不同的网格 • 实体与实体的界面 • 2－D或3－D • 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
如：用耦合施加循环对称 性，在循环对称切面上的 对应位置实施自由度耦合
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16.1.3 施加对称条件
❖ 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：
❖ -对圆盘扇区模型 (循环对称)，应使两个对称边界上 的对应节点在各个自由度上耦合。
性区的其它节点上 ❖ 使用CERIG 命令(或 Preprocessor > Coupling/Ceqn
Ansys 耦合和约束方程
– 接着使用命令 CPINTF 或 Preprocessor > Coupling/Ceqn > Coincident Nodes.
– 例如, cpintf,uy 同一位置的所有节点在UY上耦合 (包含 0.0001的缺省误差)。
January 30, 2001 Inventory #001443 3-9
– 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.
• 在一个模型中可以定义任意多个约束方程。
• 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:
Coef1 * DOF1 + Coef2 * DOF2 + Coef3 * DOF3 + ... = Constant
January 30, 2001 Inventory #001443 3-16
耦合和约束方程
...约束方程
建立刚性区 • 约束方程通常被用来模拟刚性区。
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 2
• 作用在节点（主节点）上的载荷将被恰当地分配到刚性区的其它节 点上。 • 使用CERIG 命令(或 Preprocessor > Coupling/Ceqn > Rigid Region).
– 例如:如果节点1和节点2在UX方向上耦合， 求解器将计算节点1的UX 值并简单地把该值赋值给节点2的UX。
• 一个耦合设置是一组被约束在一起，有着同一方向的节点 (即一个 自由度)。 • 一个模型中可以定义多个耦合，但一个耦合中只能包含一个方向的 自由度。
January 30, 2001 Inventory #001443 3-3
ansys自由耦合技术
耦合及约束方程
B. 约束方程
• 约束方程 (CE) 定义节点自由度之间的线性关系
– 如果耦合两自由度, 它们间的关系为UX1 = UX2. – CE 是更一般的耦合形式，允许写诸如UX1 + 3.5*UX2 = 10.0.的约束方
程
• 在模型中可以定义任意数目的CEs • 而且，一个CE可以有任意数目的节点和任意组合的自由度。一般
Y X
耦合每一节点 对的UY自由度
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耦合及约束方程
耦合
铰链 • 耦合可用于模拟铰联接。如铰链及万向节 • 通过力矩释放: 耦合一点的平移自由度并剩下旋转自由度不耦合 • 例如, 如果在A处的重合节点在UX及UY方向耦合，而ROTZ不耦
合，A点是一个铰链。
A Coincident nodes, shown separated for clarity.
– 模拟圆盘的一个扇区(循环对称), 耦合两个对称边界节点对的所有自由度 – 模拟梳状模型的半个齿（平移对称), 耦合一侧的所有节点的自由度
这个边界的对 称边界条件
耦合这些节点 的所有自由度
第4页/共15页
耦合及约束方程
耦合
无摩擦界面 • 若满足下列条件，一个接触表面可以用耦合自由度来模拟:
– 表面已知保持接触 – 分析为几何线性的(小变形) – 摩擦可以忽略 – 两个表面的节点形式相同第6/共15页耦合及约束方程
耦合
生成耦合集的方法 • 在一个方向上耦合节点集: • 耦合重合节点对: • 通过一定的偏距耦合节点对，如循环对称:
第7页/共15页
耦合及约束方程
耦合
• 需要注意的:
– 耦合集中的自由度方向(UX, UY,等.)是在节点坐标系下。 – 求解器将保留节点集的第一个自由度作为主自由度并消除其余自由度 – 施加到耦合节点上的力(在耦合自由度方向上)将求和并施加到主节点上 – 耦合自由度方向的约束将施加到主节点上。
ANSYS经典_练习2A耦合
Workshop Supplement
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 2
5.
选择“智能尺寸”等级4并用 MESH200 单元对1号面剖分网格（扇区底侧边界）:
–
–
January 30, 2001 Inventory #001444 W2-5
2A. 耦合
叶轮叶片
6. 拷贝1号面的网格到11号面 (扇区高段一侧边界):
练习 2A 耦合
叶轮叶片
2A. 耦合
叶轮叶片
说明 • • 对叶轮的 30°扇区使用耦合。
Workshop Supplement
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 2
确定叶片在绕Z轴1000弧度/秒角速度载荷下的 von Mises 应力分布。
January 30, 2001 Inventory #001444 W2-2
– Main Menu > Preprocessor > -Modeling- Copy > Area Mesh + • • • • • • – 拾取1号面 (或者在ANSYS输入窗口键入 “1”后按 [Enter]键) [OK] 拾取11号面 (或者在ANSYS输入窗口键入 “11”后按 [Enter]键) 在拾取对话框中选择[OK] 设置 KCN=1 设置DY=30
Workshop Supplement
January 30, 2001 Inventory #001444 W2-15
INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 2
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INTRODUCTION TO ANSYS 5.7 - Part 2
ansys耦合命令
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)。
node1~node17: 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。
ANSYS的节点耦合的方法及应用
ANSYS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。
Ansys耦合热分析教程
下面对比一下使用相同或不同网格的区别。
热-应力分析流程图
开始
1.建立，加载，求解 热模型
2.后处理确定要传到 结构的温度
3. 设置 GUI过滤，改 变工作文件名并删除 热载荷， CEs, CPs
No (Option 2) 相同网格?
5a. 清除热网格并建立 结构网格
Yes (Option 1)
5A. 将热模型转换为 结构模型 (ETCHG)
例如: 如果结构网格包括在热模型中不存在的圆 角时，许多节点将落在热模型的外面。如果圆 角足够大而且热模型足够细致，圆角区域的载 荷将不能写出。
Using the default tolerance, these two nodes would not be assigned a load
结构网格边界
. . . 这样的网格密度在结构分析中 才能得到准确的结果。
热-应力分析
在本章的后面部分，我们考虑一种最常见的间接耦合分析；热-应 力分析。
热-应力分析是间接问题，因为热分析得到的温度对结构分析的应 变和应力有显著的影响，但结构的响应对热分析结果没有很大的 影响。
既然热-应力分析只涉及到两个场之间的连续作用，我们可以使用 手工方法 (MM)进行顺序耦合而不必使用相对复杂的物理环境方法 (PEM) 。这里是手工方法的几个优点和缺点:
Step 2:定义单元类型
Step 2:定义材料属性
钢
铜
弹性模量 2e11
1e11
泊松比 0.3
0.3
密度
7800 8900
比热
460
390
热传导率 66.6
383
热膨胀率 1.06e-5 1.75e-5
Step4：建立几何模型
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/viewthread.php?tid=916386&highlight=%F1%EE%BA%CF /viewthread.php?tid=914150&highlight=%F1%EE%BA%CF/viewthread.php?tid=786833&highlight=%CD%E4%BE%D8（这个很有用！！）前言做一个总结意义！！！原因：最近网上有较多的朋友在咨询关于实体加载的方法目的：希望这个问题不再成为大家的疑惑的一部分一、说说施加方法思路1：矩或扭矩说白了就是矩，所谓矩就是力和力臂的乘积。
施加矩可以等效为施加力；思路2：直接施加弯矩或扭矩，此时需要引入一个具有旋转自由度的节点；二、在ANSYS中实现的方法这里说说3个基本方法，当然可以使用这3个方法的组合方法，组合方法就是对3个基本方法的延伸，但原理仍不变。
方法1：引入mass21，利用cerig命令Ex1:/prep7block,0,1,0,1,0,2k,9,0.5,0.5,2.5mp,ex,1,2e10mp,prxy,1,0.2mp,prxy,1,0.3r,2,1e-6et,1,45et,2,21keyopt,2,3,0lesize,all,0.2vmesh,allksel,s,,,9type,2real,2kmesh,allallselnsel,s,loc,z,2,3NPLOTCERIG,node(0.5,0.5,2.5),ALL,ALL, , , ,allsel/SOLUf,node(0.5,0.5,2.5),my,100e3FINISH/SOLnsel,s,loc,z,0d,all,allallselsolve方法2：利用mpc184单元/prep7block,0,1,0,1,0,2mp,ex,1,2e10mp,prxy,1,0.2mp,prxy,1,0.3et,1,45et,2,184keyopt,2,1,1lesize,all,0.2vmesh,alln,1000,0.5,0.5,2.5type,2mat,2*do,i,1,36e,1000,36+i*enddoallselallsel/SOLUf,node(0.5,0.5,2.5),my,100e3 FINISH/SOLnsel,s,loc,z,0d,all,allallselsolve方法3：使用rbe3命令/prep7block,0,1,0,1,0,2k,9,0.5,0.5,2.5mp,ex,1,2e10mp,prxy,1,0.2mp,prxy,1,0.3r,2,1e-6et,1,45et,2,21keyopt,2,3,0lesize,all,0.2vmesh,allksel,s,,,9type,2real,2kmesh,allallsel*dim,sla,array,36*do,i,1,36sla(i)=i+36*enddo*dim,sla2,array,36*do,i,1,36sla2(i)=i+36*enddoallselrbe3,node(0.5,0.5,2.5),all,sla,sla2allsel/SOLUf,node(0.5,0.5,2.5),my,100e3FINISH/SOLnsel,s,loc,z,0d,all,allallselsolve三、使用结论方法1和方法2的结果一致，方法3偏大。
原因在于方法1和方法2的荷载分布和节点的距离没有关系，而方法3同节点的距离发生关系，所以关于最大值，方法3为最大。
施加弯矩扭矩方法总结施加弯矩扭矩的方法其实不只三种，有很多种方法，在这里介绍其中的5种，并进行比较：1．将矩转换成一对的力偶，直接施加在对应的节点上面。
2．在构件中心部位建立一个节点，定义为mass21单元，然后跟其他受力节点耦合，形成刚性区域，就是用cerig命令。
然后直接加转矩到主节点，即中心节点上面。
3．使用mpc184单元。
是在构件中心部位建立一个节点,跟其他受力节点分别形成多根刚性梁，从而形成刚性面。
最后也是直接加载荷到中心节点上面，通过刚性梁来传递载荷。
4．通过rbe3命令。
该方法与方法2很接近。
5．基于表面边界法：主要通过定义一个接触表面和一个目标节点接触来实现，弯矩荷载可以通过在目标节点上用“F”命令施加。
对于方法1，通过转换为集中力或均布力，比如施加扭矩，把端面节点改成柱坐标，然后等效为施加环向的节点力；而施加弯矩，可以将力矩转化为端面的剪切均布力；但这种方法比较容易出现应力集中现象；方法2，定义局部刚性区域，施加过程venture讲的很详细，这里就不在赘述。
根据他的例子，我在下面给出了一段命令流。
该方法有个不足，它在端面额外的增加了一定的刚度，只能适用于小变形分析。
方法3，相对方法2来说，采用刚性梁单元，适用范围更广一些，对于大应变分析也能很好的适用。
但在小应变分析下，方法2和方法3没有什么区别。
方法4，定义一个主节点，施加了分布力面，应该说跟实际比较接近一点，但端面的结果好像不是很理想，结果有点偏大，在远离端面处的位置跟实际很符合。
方法5，它具体的受力形式有如下两种：刚性表面边界（Rigid surface constraint）－认为接触面是刚性的，没有变形，和通过节点耦合命令CERIG比较相似；分布力边界（Force-distributed constraint）－允许接触面的变形，和边界定义命令RBE3相似。
使用这种方法，需要用KEYOPT(2) = 2打开接触单元的MPC（多点接触边界）算法，下面针对venture给出的例题，用不同的方法来实现的命令流。
方法1不介绍了，方法2：/PREP7ET,1,95ET,2,21KEYOPT,2,3,0R,1,1E-6MP,EX,1,2.01e5MP,PRXY,1,0.3CYLIND,15,10,0,200,0,360,wpro,,90,vsbw,allwpro,,,90vsbw,allWPCSYS,-1,0K,17 , , ,210lsel,s,,,13,16,1lesize,all, , ,8, , , , ,1lsel,s,,,22lesize,all, , ,4, , , , ,1lsel,s, , ,17,20,1lsel,a, , ,26,27,1lsel,a, , ,30,31,1lesize,all, , ,20,0.4, , , ,1allsvmesh,all！！！！！下面一段开始各个方法有所不同，由于前面的建模一样，后面的例子就不再给出ksel,s,,,17type,2real,1kmesh,allallselnsel,s,loc,z,200,210npoltCERIG,node(0,0,210),ALL,ALL, , , ,!!!!!CERIG命令定义局部刚性区域allsel/SOLUf,node(0,0,210),mz,10e5FINISH！！！！！以下一段边界条件的施加各种方法一样，后面例子也不再赘述/SOLnsel,s,loc,z,0d,all,allallselsolve方法3：使用MPC184单元定义刚性梁……et,2,184keyopt,2,1,1nsel,s,loc,z,200n,15000 ,0,0,210type,2*get,nnum,node,0,count*get,ND,node,0,num,min*do,i,2,nnum!!!!节点个数是nnum，只需要生成nnum个mpc单元E, 15000,NDND=NDNEXT(ND)*enddoallsel/SOLUf,node(0,0,210),mz,10e5FINISH……方法4：rbe3命令……ET,2,21KEYOPT,2,3,0R,1,1E-6K,17 , , ,210ksel,s,,,17type,2real,1kmesh,allallselnsel,s,loc,z,200*get,nnum,node,0,count*get,ND,node,0,num,min*dim,sla,array,nnum*dim,sla2,array,nnum*do,i,1,nnumsla(i)=NDsla2(i)=NDND=NDNEXT(ND)*enddoallselrbe3,node(0,0,210),all, sla,sla2/SOLUf,node(0,0,210),mz,10e5FINISH/viewthread.php?tid=937020&highlight=%F1%EE%BA%CF/viewthread.php?tid=914150&highlight=%F1%EE%BA%CF施加弯矩扭矩方法总结应该说venture在/forum/thread-41502-1-1.html(原创)图文并茂加力矩中很好的介绍了力矩的施加方法，但该帖子中所介绍的主要是一种方法，而且也缺少命令流。
故通过查找网上的资料，并进行验证，对此加以总结：施加弯矩扭矩的方法其实不只三种，有很多种方法，在这里介绍其中的5种，并进行比较：1．将矩转换成一对的力偶，直接施加在对应的节点上面。
2．在构件中心部位建立一个节点，定义为mass21单元，然后跟其他受力节点耦合，形成刚性区域，就是用cerig命令。
然后直接加转矩到主节点，即中心节点上面。
3．使用mpc184单元。
是在构件中心部位建立一个节点,跟其他受力节点分别形成多根刚性梁，从而形成刚性面。
最后也是直接加载荷到中心节点上面，通过刚性梁来传递载荷。
4．通过rbe3命令。
该方法与方法2很接近。
5．基于表面边界法：主要通过定义一个接触表面和一个目标节点接触来实现，弯矩荷载可以通过在目标节点上用“F”命令施加。
对于方法1，通过转换为集中力或均布力，比如施加扭矩，把端面节点改成柱坐标，然后等效为施加环向的节点力；而施加弯矩，可以将力矩转化为端面的剪切均布力；但这种方法比较容易出现应力集中现象；方法2，定义局部刚性区域，施加过程venture讲的很详细，这里就不在赘述。
根据他的例子，我在下面给出了一段命令流。
该方法有个不足，它在端面额外的增加了一定的刚度，只能适用于小变形分析。
方法3，相对方法2来说，采用刚性梁单元，适用范围更广一些，对于大应变分析也能很好的适用。
但在小应变分析下，方法2和方法3没有什么区别。
方法4，定义一个主节点，施加了分布力面，应该说跟实际比较接近一点，但端面的结果好像不是很理想，结果有点偏大，在远离端面处的位置跟实际很符合。
方法5，它具体的受力形式有如下两种：刚性表面边界（Rigid surface constraint）－认为接触面是刚性的，没有变形，和通过节点耦合命令CERIG比较相似；分布力边界（Force-distributed constraint）－允许接触面的变形，和边界定义命令RBE3相似。