4.6 Abaqus中的運動分散耦合

abaquser

2020年6月27日 19:35

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結構耦合和運動耦合都具有將選定表面上的節點集合（耦合節點）的運動耦合到參考節點的運動的共同目的。本節概述了兩種方法之間的一些差異。

4.6.1約束執行的性質

?運動耦合以嚴格的主從方法執行。消除了耦合節點處的自由度（DOF），并且將約束耦合節點隨參考節點的剛體運動而移動。

?從平均意義上講，必須進行分布耦合。沒有消除耦合節點處的自由度。相反，約束是通過分配負載來強制執行的，例如：

–耦合節點處的力合力等于參考節點處的力和力矩，并且維持參考點周圍分布載荷的力和力矩平衡。

運動耦合約束不允許受約束的自由度之間發生相對運動。但是，它確實允許無約束的自由度之間的相對運動。

分布耦合允許受約束和不受約束的自由度之間的相對運動。耦合節點的相對運動將使分布負載的平衡條件得以維持。

例如，考慮圖4.2所示的懸臂梁。它與二階磚元素網格化，并內置在右端。在自由端定義了耦合約束。端面節點的自由度1到6

包含在約束中。在參考節點上，沿垂直方向施加位移，而所有其他位移和旋轉分量保持為零。

使用運動學和分布約束方法分析模型；兩種約束類型的梁的變形形狀相似，如圖4.3所示。仔細檢查梁耦合端的位移，可以發現兩種約束方法的結果之間存在差異。圖4.4和4.5分別顯示了分布和運動學方法在梁自由端的軸向（3方向）位移的輪廓。

如圖4.4所示，分布耦合允許梁末端的節點經歷相對變形，而如圖4.5所示，由于它將耦合節點的運動約束到參考節點的剛體運動，因此運動耦合，不是。軸向（以及橫向）方向的位移相同為零由于參考節點上的邊界條件。繼續上面的示例，請考慮僅耦合自由度1-3的情況：軸向位移的輪廓如圖2和3所示。分布方法和運動學方法分別為4.6和4.7。

圖4.6顯示，通過分布耦合，梁的末端可以自由旋轉。圖4.7顯示了受束端旋轉限制的運動學耦合。這是因為僅當至少一個從動旋轉自由度被耦合時，分布耦合的參考節點處的旋轉自由度才起作用。相反，所有自由度在參考節點上均處于活動狀態

運動耦合約束的大小，獨立于參與約束的從動自由度。必須在參考節點的無約束DOF上放置適當的約束，以避免數值奇異。當必須抑制結構中的特定運動模式時，運動耦合約束是有益的。一種應用是模擬薄壁管道中的純彎曲，在該管道中，橫截面必須呈橢圓形，但保持平面。附錄A.1概述了此示例的詳細信息。分布耦合允許對從參考節點到耦合節點的負載分布進行更多控制。除了均勻分布外，還可以使分布相對于參考節點的距離線性，二次或三次減小。運動學方法未提供任何控件。分布耦合必須始終限制耦合節點上所有可用的平移自由度。對于運動耦合約束，這不是必需的。

一旦在運動學耦合約束中指定了耦合節點處的自由度的任何組合，則其余自由度均不可用于進一步約束。分布耦合不是這種情況。

附錄A.2。中提供了其他詳細信息。對于兩種約束類型，都可以應用集中載荷或位移

在參考節點上。分布式耦合定義中的大量耦合節點可能會導致過多的內存使用和較長的運行時間。這是形成約束時產生的大波前的結果。