ansys約束自由度的案例
ADAMS自由度以及冗余約束的分析
一個系統通常是由多個構建組成的，各個構件之間的這種約束通常存在某些約束關系，即一個構件限制另一個構件的運動，兩個構件之間的這種約束關系，通常稱為運動副或者鉸鏈，ADAMS中運動副分為低副、高副和基本副[1] [2]，這些運動副對構件的自由度進行約束，ADAMS為每個約束列出一個或多個代數約束方程，在實際中,存在著大量的機構由于人為的帶入虛約束而導致過約束的情況[3]，有時需要通過引入虛約束來增加系統的剛度[4]，在定義運動副過程中，往往會出現過約束及冗余約束的情況，文獻[5]分析了過約束問題，文獻[6]對凸輪機構的冗余情況進行了分析，用一個點線副和一個平行副的組合來代替滑移副來解決冗余約束，但是沒有分析具體方法。
并聯機構具有高精度、高剛度、承載能力大和運動反解簡單等特點, 成為機器人學者的研究熱點[7] ,自由度小于6 的少自由度并聯機構, 因其驅動部件少、結構簡單、控制成本低等特點, 一直是國際學術界關注的熱點和研究的前沿[8-14]，交叉型平面二自由度并聯機構屬于少自由并聯機構家族中的一種。本文對運用基本運動副代替低副約束剛體的自由度，同時不出現冗余約束，進行了詳細的分析，總結了避免出現冗余約束的技巧，最后以交叉型平面二自由度并聯機械手為對象，運用上述方法和技巧，詳細介紹了在ADAMS中建立其運動學和動力學仿真模型的具體方法和步驟，為樣機開發和實時控制系統的研究提供重要的參考。
2 運用基本運動副約束物體自由度
2.1 運動副的約束關系
一個構件在空間中具有6個自由度，即3個轉動自由度和3個移動自由度。
展開 hypermesh如何約束局部坐標系下的自由度
面板analysis --system創建好局部坐標系，然后把需要添加約束的節點assign當前坐標系。
坐標系的關聯方式有set reference和set displacement兩種，set reference是指定位置參考坐標系，節點坐標會轉變至參考坐標系下；set displacement是指定節點自由度坐標系，一般用于約束節點的自由度，節點坐標不變。
CAE黑話：自由度(DOF)/多點約束(MPC)/剛體位移
?? CAE黑話科普：DOF、MPC與剛體位移 (工程師實戰篇)
CAE新人常聽到的這三個詞，是理解有限元分析（FEA）約束的核心。
1??
自由度
(
Degree of Freedom
,
DOF
) 節點能運動的獨立方向。3D結構中，一個節點通常有6個自由度：3個平動 (UX, UY, UZ) 和 3個轉動 (ROTX, ROTY, ROTZ)。約束 (Boundary Condition) 的本質就是限制某些節點的DOF。DOF過少導致欠約束，計算報“奇異”；DOF過多導致過約束，結果失真。
2??
剛體
位移 (
Rigid Body
Motion, RBM) 模型在不受應變的情況下發生的整體位移。如果在全模型上未施加足夠的位移約束，導致某個方向的剛體位移未被“鎖住”，求解器就會報錯。比如：一根沒有固定點的梁，無論給多大的載荷，它都會發生無窮大的剛體位移，導致計算不收斂。
3?? 多點約束 (Multi-Point Constraint,
MPC
) 一種通過數學方程定義節點之間運動關系的約束。它不同于直接給節點設為0的簡單約束。
剛性連接 (Rigid Body/RBE2): 一個從節點的所有DOF都完全跟隨一個主節點。
柔性連接 (Interpolation/RBE3): 將力或力矩分配到多個從節點上，不引入剛度，僅傳遞運動。
常用場景: 螺栓連接、軸承支承、實體-殼網格過渡、多體裝配。
??技術鄰-大奎原創，禁止搬運
展開 ANSYS求解單自由度系統的振動響應分析
問題： 圖示系統質量塊質量為m=30kg，彈簧剛度為k=30kN/m并且彈簧質量可以忽略，質量塊被向左方向推離位置10mm后放手，求此系統的固有頻率、周期和響應，以及彈簧所受的力。
理論解：
！1求解系統的固有頻率
finish
/clear
/prep7
et,1,mass21
et,2,combin14
keyopt,1,3,4 !mass21二維無轉動慣量的質量點
keyopt,2,3,2 !2d軸向彈簧
r,1,30
r,2,3e4
n,1
n,2,1,0
type,1
real,1
e,2
type,2
real,2
e,1,2
d,1,all
d,2,uy
/solu
antype,modal
modopt,lanb,1
mxpand,1
solve
/post1
set,list
！2求系統的響應曲線
finish
/clear
/prep7
et,1,mass21
et,2,combin14
keyopt,1,3,4
keyopt,2,3,2
r,1,30
r,2,3e4
n,1
n,2,1,0
type,1
real,1
e,2
type,2
real,2
e,1,2
/solu
antype,trans
Trnopt,full
outres,all,all
timint,off
d,1,all
d,2,uy
d,2,ux,0.01
time,1
solve
time,2
kbc,0
ddele,2,ux
timint,on
autots,on
deltim,0.01,,0.1
solve
/post26
nsol,2,2,u,x
plvar,2
prvar,2
最后得到結果質量點的位移響應曲線
展開 
基于ANSYS APDL 某梁預應力下的靜力分析（link10與固體通過cp耦合自由度） ￥30
基于ANSYS apdl參數化建模
三維模型
線框模型
自重及預應變下的y方向變形云圖
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Ansys 院士私享講堂｜“一天跑完上億自由度”——大規模裝配-接觸仿真的最新突破
10 月 24 日 · 線下零距離 · 與 Ansys Fellow 朱永誼博士面對面
當產品復雜度從“零件”躍遷到“系統”，有限元模型動輒上億自由度，接觸對數量呈指數級增長。如何讓“超大規模裝配模型在 8 小時內完成建模-求解-校核”成為日常，而非傳奇？
10 月 24 日（周五）下午，Ansys 總部院士朱永誼博士首次線下開講，帶來四大“黑科技”：
1
混合多點約束
“一個接觸對”自動識別固體-殼任意組合，依局部幾何秒選最優約束，無需手動修正偏移或對齊法向，前處理更省力，結果更精準。
2
并行-接觸對自動分割
大接觸對智能拆分子域，核心數越高并行效率越穩，拆分前后結果一致，全程無需手動干預。
3
統一非光滑接觸檢測
節點、高斯、Mortar 三法合一，求解器實時切換，輕松應對棱邊、角點等極端接觸，復雜裝配收斂更穩健。
4
自適應穩定求解
隱式?瞬態?半隱式自動接力，局部屈曲、材料軟化、接觸躍遷全程“一鍵求解”，原先難收斂的模型也能順利收斂。
關鍵詞：混合多點約束方法、接觸檢測、高性能計算、自適應求解器方案
時間：2025年10月24日（周五），14:00-16:30
地點：上海
費用：免費（報名需審核，請正確填寫完整的單位名稱及郵箱等基本信息，以便成功報名）
嘉賓介紹：
朱永誼 博士 | Fellow, Ansys Inc (Part of Synopsys)
朱永誼博士是Ansys的院士，擁有超過40年的計算力學與有限元研發經驗。
展開 復雜結構的網格劃分方法比較
在ANSA下，情況也類似，ANSA是很具優勢的基于幾何的分網軟件，其建面功能十分強大，在沒有體這一概念的情況下，可以實現模型的分塊，操作簡單但效率很高，是未來分網軟件發展的大趨勢
混合網格劃分
混合網格劃分即在幾何模型上，根據各部位的特點，分別采用自由、映射、掃略等多種網格劃分方式，以形成綜合效果盡量好的有限元模型。混合網格劃分方式要在計算精度、計算時間、建模工作量等方面進行綜合考慮。
通常，為了提高計算精度和減少計算時間，應首先考慮對適合于掃略和映射網格劃分的區域先劃分六面體網格，應盡量通過切分等多種布爾運算手段來創建合適的區域（尤其是對所關心的區域或部位）；其次，對實在無法再切分而必須用四面體自由網格劃分的區域，采用帶中節點的六面體單元進行自由分網。
自由度耦合和約束方程
對于某些形式的復雜幾何模型，可以利用ANSYS的約束方程和自由度耦合功能（Abaqus中的tie功能）來促成劃分出優良的網格并降低計算規模。
比如，將相鄰的體在進行獨立的網格劃分（通常是采用映射或掃略方式）后再"粘結"起來，由于各個體之間在幾何上沒有聯系，因此不用費勁地考慮相互之間網格的影響，所以可以自由地采用多種手段劃分出良好的網格，而體之間的網格"粘結"是通過形函數差值來進行自由度耦合的，因此連接位置處的位移連續性可以得到絕對保證，如果非常關注連接處的應力，可以如下面所述再在該局部位置建立子區模型予以分析。
子模型等其它手段
子模型是一種先總體、后局部的分析技術（也稱為切割邊界條件方法），對于只關心局部區域準確結果的復雜幾何模型，可采用此手段，以盡量小的工作量來獲得想要的結果。
展開 ANSYS網格劃分詳細介紹
四、 混合網格劃分
混合網格劃分即在幾何模型上，根據各部位的特點，分別采用自由、映射、掃略等多種網格劃分方式，以形成綜合效果盡量好的有限元模型。混合網格劃分方式要在計算精度、計算時間、建模工作量等方面進行綜合考慮。通常，為了提高計算精度和減少計算時間，應首先考慮對適合于掃略和映射網格劃分的區域先劃分六面體網格，這種網格既可以是線性的（無中節點）、也可以是二次的（有中節點），如果無合適的區域，應盡量通過切分等多種布爾運算手段來創建合適的區域（尤其是對所關心的區域或部位）；其次，對實在無法再切分而必須用四面體自由網格劃分的區域，采用帶中節點的六面體單元進行自由分網（自動退化成適合于自由劃分形式的單元），此時，在該區域與已進行掃略或映射網格劃分的區域的交界面上，會自動形成金字塔過渡單元（無中節點的六面體單元沒有金字塔退化形式）。ANSYS中的這種金字塔過渡單元具有很大的靈活性：如果其鄰接的六面體單元無中節點，則在金字塔單元四邊形面的四條單元邊上，自動取消中間節點，以保證網格的協調性。同時，應采用前面描述的TCHG命令來將退化形式的四面體單元自動轉換成非退化的四面體單元，提高求解效率。如果對整個分析模型的計算精度要求不高、或對進行自由網格劃分區域的計算精度要求不高，則可在自由網格劃分區采用無中節點的六面體單元來分網（自動退化成無中節點的四面體單元），此時，雖然在六面體單元劃分區和四面體單元劃分區之間無金字塔過渡單元，但如果六面體單元區的單元也無中節點，則由于都是線性單元，亦可保證單元的協調性。
五、 利用自由度耦合和約束方程
對于某些形式的復雜幾何模型，可以利用ANSYS的約束方程和自由度耦合功能來促成劃分出優良的網格并降低計算規模。
展開 復雜幾何模型網格劃分技術
4 混合網格劃分
混合網格劃分即在幾何模型上，根據各部位的特點，分別采用自由、映射、掃略等多種網格劃分方式，以形成綜合效果盡量好的有限元模型。混合網格劃分方式要在計算精度、計算時間、建模工作量等方面進行綜合考慮。通常，為了提高計算精度和減少計算時間，應首先考慮對適合于掃略和映射網格劃分的區域先劃分六面體網格，這種網格既可以是線性的（無中節點）、也可以是二次的（有中節點），如果無合適的區域，應盡量通過切分等多種布爾運算手段來創建合適的區域（尤其是對所關心的區域或部位）；其次，對實在無法再切分而必須用四面體自由網格劃分的區域，采用帶中節點的六面體單元進行自由分網（自動退化成適合于自由劃分形式的單元），此時，在該區域與已進行掃略或映射網格劃分的區域的交界面上，會自動形成金字塔過渡單元（無中節點的六面體單元沒有金字塔退化形式）。ANSYS中的這種金字塔過渡單元具有很大的靈活性：如果其鄰接的六面體單元無中節點，則在金字塔單元四邊形面的四條單元邊上，自動取消中間節點，以保證網格的協調性。同時，應采用前面描述的TCHG命令來將退化形式的四面體單元自動轉換成非退化的四面體單元，提高求解效率。如果對整個分析模型的計算精度要求不高、或對進行自由網格劃分區域的計算精度要求不高，則可在自由網格劃分區采用無中節點的六面體單元來分網（自動退化成無中節點的四面體單元），此時，雖然在六面體單元劃分區和四面體單元劃分區之間無金字塔過渡單元，但如果六面體單元區的單元也無中節點，則由于都是線性單元，亦可保證單元的協調性。
5 利用自由度耦合和約束方程
對于某些形式的復雜幾何模型，可以利用ANSYS的約束方程和自由度耦合功能來促成劃分出優良的網格并降低計算規模。
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