遠端位移
關注創建者：安世亞太 創建時間：2022-11-15
遠端位移的實例教程
本文的目的是用簡單的語言介紹遠端位移的原理及其應用。解釋了Deformable/Rigid/Coupled/Beam 這些選項間的區別，以及本質。如果不清楚這些，往往用這個邊界條件加載后的結果跟我們的預期相差很遠，明明我們想的最終結果是一個樣，但是實際卻大相徑庭。
目錄
1. 遠端位移的作用
2. 約束方程是什么
3. MPC是什么
4. 耦合自由度
5. 實例示意（Deformable/Rigid/Coupled/Beam的對比）
6. 注意事項
7. 有轉動+位移加載時的旋轉中心是什么
遠端位移的作用
Remote displacement 可以進行位移和角度旋轉的同時加載；Remote displacement的作用原理為使用MPC接觸對進行控制,即在remote displacement作用位置上產生接觸單元,作用點上產生一個控制功能的節點,遠端位移通過約束節點,然后將約束的具體數值分配給你作用位置上。
在行為選項behavior這個選項里有如下選擇：
Deformable
Rigid
Coupled
Beam
下面將介紹每個選項的含義。
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1 題例
如下圖所示，一個工字結構體，兩端是方形塊尺寸為50mm×15mm×5mm，中間以一個半徑為4mm的圓柱實體連接。將左端固定，右端通過遠程點進行連接，遠程點離右端平面距離為100mm，在遠程點上施加100N水平向右的作用力。
2 遠程點創建及加載
創建完成的遠程點信息如下：
注：Remote Point在Detail里的最后Piolt Node APDL Name里一定要命名，要不后面無法插入命令流，命令流里則沒有名字，ANSYS程序無法識別。remotePoint,則為定義的命名。
遠程點創建完成后，可以直接使用APDL命令在遠程點上施加載荷，在Static Structural中插入命令：F,remotePoint,FZ,100，完成加載。
其他具體見收費內容里有具體操作文檔，及文件。
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下面通過案例來一起學習一下ANSYS求解單盤轉子臨界轉速。
【案例】ANSYS求解單盤轉子臨界轉速
【第一步】建立幾何模型如下圖所示；模型的建立不再贅述，為了優化網格，將模型劃分為多個bady并放入同一個part里，同時將軸承位置的柱面切分出來；
【第二步】選中connections，右鍵選擇insert—bearing；
【第三步】軸承接觸設置;選擇軸承旋轉平面—定義軸承剛度—定義軸承阻尼—選擇軸承位置—定義為柔性行為；
【第四步】定義另一個軸承；
【第五步】網格劃分；由于已經切分好，所有bady可掃略，故采用sweep method劃分網格；圓盤可通過映射面提高網格規整性；
【第六步】施加遠端位移約束；故還需限制X向平動和繞X軸轉動；
同樣方法，施加另一個遠端位移約束；
【第七步】求解選項設置；考慮阻尼;
【第八步】定義轉動角速度；
【第九步】添加坎貝爾圖；
【第十步】求解；
【第十一步】查看坎貝爾圖，可以獲取各階臨界轉速；
【第十二步】查看各階振型；
通過以上分析，完成了單盤轉子轉子動力學初步分析并獲取了轉子各階臨界轉速及其振型。
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圖4 邊界條件
圖5 總位移云圖
圖6(a) 殼體外側應力強度云圖
圖6(b) 殼體內側應力強度云圖
圖7 梁的應力云圖
圖8 路徑示意圖
3.結果討論
模擬得到的位移云圖如圖5所示，最大位移處于殼體頂部，為0.17mm；應力強度最大值位于梁殼連接處，殼體外側存在應力集中，大小為51.43MPa，殼體內側為39.97MPa。梁的應力最大值同樣位于梁殼連接處，為1.27MPa。獲取最大應力節點處的坐標信息，定義局部坐標系，沿著儲罐側壁不同高度定義與X軸相交的路徑，采用X Axis Intersection創建路徑。
應力線性化結果如下：
路徑1（外側）
路徑2（內側）
取罐體內側進行應力評定，評定結果通過。注意殼單元計算得到的為整體薄膜應力和彎曲應力。
4.問題擴展
4.1 遠端位移約束
抑制線體，分析中加入4個遠端固定位移約束分別作用在罐體與支撐梁連接處，約束點坐標分別為（591mm，0，0）（-591mm，0，0，）（0，0，591mm）（0，0，-591mm），約束全部平移和轉動自由度。
圖9 邊界條件
圖10 總位移云圖
圖11(a) 殼體外側應力強度云圖
圖11(b) 殼體內側應力強度云圖
4.2 遠端位移約束帶加強板
考慮連接處的局部加強，增加加強板厚為12mm，在DM中設置加強板的面厚度為24mm，其余設置不變，重新求解得到變形及應力強度結果如下。
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采 用遠端位移約束（remote displacement），約束螺栓的 頭部繞螺栓軸線轉動的自由度，同時釋放沿軸向移動 的自由度。對于螺母，除了繞軸線方面的轉動自由度 和沿軸線方向上的移動自由度外，剩余的 4 個自由度 都需要約束，采用的方法可以是遠端位移約束或者設 置轉動副，如圖 3 所示。
定義軸承的固定的位置，將第二個和第三個遠程點進行固定約束，添加遠端位移約束，釋放軸向移動，固定橫向移動。
6.結果查看
計算后可以查看結果。結果查看方法同普通的模態分析是相同的，可以得到不同模態下的振型效果，如圖所示。
在轉子動力學中添加坎貝爾圖即可查看，可以得到坎貝爾圖，如下圖所示。
遠程邊界條件包括：
結構分析和溫度分析的質量點
運動副，彈簧和軸承
梁連接
遠端位移和遠端力
力矩
遠程點通過一個接觸將幾何模型(網格模型)抽象化，且這種接觸方式與直接采用幾何模型的接觸方式等效。
二．遠程點的常見應用
以下幾種情況適用于采用遠程點。每個具體應用詳見視頻。
設置遠程點
遠端位移設置如下所示：
3.4. 分析和解決方案控制
3.4.1. 載荷步設置
非線性靜力分析分三個荷載步驟進行。分析中考慮了大變形特性。
完成載荷步設置后，打開大變形選項。
設置完成后進行計算求解。
請問ABAQUS中接地彈簧Spring 1遠端可以加強制位移嗎
■ 載荷步1：凸模向下運動16mm完成沖壓成型；
■ 載荷步2：凸模向上運動16mm離開沖壓件；
由于凸模和凹模我們用的剛性模型，所以在施加位置的時候需要使用遠端位移實現，具體設置如下：
八.網格非線性自適應
沖壓仿真過程中，網格會發生較大變形，為了改變并細化網格從而使得求解收斂并獲得更精確的結果，
遠端位移——Remote displacement 可以進行位移和角度旋轉的同時加載；Remote displacement的作用原理為使用MPC接觸對進行控制,即在remote displacement作用位置上產生接觸單元,作用點上產生一個控制功能的節點,遠端位移通過約束節點,然后將約束的具體數值分配給作用位置上。
下面通過案例來一起學習一下ANSYS求解單盤轉子臨界轉速。
三維實體結構的網格劃分
范例-3：復雜裝配體的網格劃分技巧
載荷與位移約束詳解
1、重力加速度載荷
2、標準地球重力載荷
3、旋轉速度載荷
4、壓力
5、靜水壓力
6、集中力
7、遠端力
8、軸承載荷
9、螺栓預緊載荷
10、力矩
11、線性壓力
12、熱條件載荷
13、運動副載荷
14、固定約束條件
15、普通位移約束
16、遠端位移約束
載荷步1：凸模向下運動16mm完成沖壓成型；
載荷步2：凸模向上運動16mm離開沖壓件；
由于凸模和凹模我們用的剛性模型，所以在施加位置的時候需要使用
遠端位移實現，具體設置如下：
Step8
網格非線性自適應
沖壓仿真過程中，網格會發生較大變形，
4.問題擴展
4.1 遠端位移約束
抑制線體，分析中加入4個遠端固定位移約束分別作用在罐體與支撐梁連接處，約束點坐標分別為（591mm，0，0）（-591mm，0，0，）（0，0，591mm）（0，0，-591mm），約束全部平移和轉動自由度。
