一直以來，有不少同學咨詢水哥關于ANSYS中桿單元、梁單元、殼單元、實體單元的連接問題。之所以要用到各單元的連接，主要是由于我們在實際項目中，常常需要各種單元組合模擬，例如框架結構計算中的框架柱、框架梁采用梁單元模擬，樓板采用殼單元模擬，如此便會產生各類型單元之間的連接問題。

 為解決部分朋友們的疑問，水哥依自己的理解將從以下幾個方面系統講解下ANSYS中桿單元、梁單元、殼單元、實體單元的連接，其中若有不合理之處，還望各位朋友批評指正。

本系列講解目錄如下：

    1、單元連接總原則。

    2、桿與梁、殼、體單元的連接。

    3、梁單元與實體單元鉸接。

    4、2D梁單元與2D實體單元剛接。

    5、3D梁單元與3D實體單元剛接。

    6、殼單元與實體單元連接。

    7、單元連接綜合實例。

    本篇推文為該系列文章的首篇，主要說下ANSYS中單元連接總的原則以及簡單介紹兩個概念。

    一般來說，按“桿梁殼體”單元順序，只要后一種單元的自由度完全包含前一種單元的自由度，則只要有公共節點即可，不需要約束方程，否則需要耦合自由度與約束方程。

例如：

（1）桿與梁、殼、體單元有公共節點即可，不需要約束方程。
（2）梁與殼有公共節點即可，也不需要約束寫約束方程；殼梁自由度數目相同，自由度也相同，盡管殼的rotz是虛的自由度，也不妨礙二者之間的關系，這有點類同于梁與桿的關系。
（3）梁與體則要在相同位置建立不同的節點，然后在節點處耦合自由度與施加約束方程。
（4）殼與體則也要相同位置建立不同的節點  ，然后在節點處耦合自由度與施加約束方程。 

    從上述也可見，ANSYS無非是通過三種方法來實現單元之間的連接：共用節點、耦合、約束方程。

      這里簡單介紹下耦合與約束方程的基本概念。

一、耦合

    所謂耦合，其實是一種比較特殊的約束方程，只不過為了區別于普通一般的約束方程，方便用戶操作，特定提出來的一個概念。他具體指當我們需要迫使兩個或多個自由度取得相同值（值未知）時，可以將這類自由耦合在一起。

    耦合自由度集包含一個主自由度和一個或多個其它自由度。耦合只將主自由度保存在分析的矩陣方程里，而將耦合集內的其它自由度刪除。計算的主自由度值將分配到耦合集內的所有其它自由度中去。

    使用耦合需要注意的事項：

1、每個耦合的節點都在節點坐標系下進行耦合操作。通常應當保持節點坐標系的一致性。

2、自由度是在一個集內耦合而不是集之間的耦合。不允許一個自由度出現在多于一個耦合集中。

3、接地的自由度（即由D或共它約束命令指定的自由度值）不能包括在耦合集中。

4、在減縮自由度分析中，如果主自由度要從耦合自由度集中選取，只有主要自由度才能被指定為主自由度。（不能指定耦合集中的刪除自由度為主自由度）。

    ANSYS中使用耦合的命令：CP\CPINTF

二、約束方程

    通過方程二字，其實大家也很好理解，他是定義節點自由度之間的線性關系。前面我們說了耦合其實是一種很簡單的約束方程，這兒就可以理解為耦合的節點自由度之間滿足廣義位移相等的這樣一種線性關系。

    約束方程常見的三種應用如下：

1、連接不用的網格：例如實體與實體的界面、2D與3D單元的連接、單元面的同一表面但節點位置不重合。

2、連接不相似的單元類型，例如殼與實體、垂直于殼或者實體的梁。

3、建立剛性區域：約束方程的特殊運用，可由程序自動生成。

    約束方程ANSYS命令：CE、CERIG