耦合約束建模的案例
ABAQUS中點面耦合約束的荷載單位
該同學向我提問：在ABAQUS中，點面耦合時在點上施加的力荷載是N的單位還是Pa的單位呢？
我當時一看到這個問題，就想到的肯定是N的單位（當然經過試驗這也確實是正確答案，如果大家只是看答案的話，那么接下來的內容也不必再看了，感謝大家），畢竟施加的荷載名稱是concentrated force，并且我們平時在給耦合點施加位移荷載時，得到的反力也是N的單位。但是該同學糾結于一句話，那就是點面耦合之后，我加到點上的荷載，就相當于加到面上，那是不是我施加到面上的每一點荷載都是N，那么分布開來應該是N/m2，或者N/mm2，即壓強單位。
想解答這個疑問其實很簡單，只需要建立三個簡單的模型（其實更簡單的方法只需要建一個表面比單位尺寸（1*1）大一定數(shù)量的塊體，而后通過對耦合點施加力荷載，看其結果分析量級即可知道答案，但是為了防止偶然性（即單位尺寸的模型），本帖借鑒”Yy“同學的做法，建立三個模型），模型如下：建立100*100*100mm的立方體，隨便給一個材料，立方體下表面完全約束，三個模型網(wǎng)格尺寸相同，分別施加三種上表面力荷載：
1，點面耦合的模型，在耦合點施加數(shù)值為-200的荷載，如下所示：
最終得到應力狀態(tài)如下：
此結果的點面耦合為運動分布，運動學耦合將耦合節(jié)點的運動約束為參考節(jié)點的剛體運動。該約束可以應用于耦合節(jié)點上相對于全局或局部坐標系的用戶指定的自由度。
展開 關于耦合約束
我是一個初學者，對耦合約束不是很清楚，對一個點和一個面設好耦合約束后，怎樣加載荷？我后面提價作業(yè)分析老是出錯。
RecurDyn建模常見問題：約束（Joint）
（當然也受速度的影響）
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旋轉副和圓柱副的區(qū)別
答案：旋轉副只有一個自由度，模型只能旋轉；圓柱副擁有兩個自由度，模型可以一邊旋轉一邊平移度
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冗余約束
答案：可以理解為重復限制了自由度，出現(xiàn)冗余約束的問題最直接的辦法是使用Bushing Force代替連接副長
4
旋轉副（Revolute joint）定義motion，角速度如何定義，單位是什么？
答案：Velocity（time）即表示角速度，直接定義數(shù)值即可，單位是弧度制，+“D”可轉為角度
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約束的方向
答案：在創(chuàng)建旋轉連接副或平移連接副時，可能需要確認哪個方向是+方向。
展開 RecurDyn建模常見問題：約束（Joint）
約束（Joint
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RecurDyn建模常見問題：約束（Joint）
約束（Joint
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ANSYS梁單元與實體單元的耦合與約束方程
圖5 施加耦合、約束方程之后
多場耦合問題的建模與耦合關系的研究
對多場耦合問題進行了建模,并對耦合關系進行了詳細的研究。給出了位移場、流場、電場、磁場和溫度場的14種耦合關系式,使用表格和有向圖對之進行分析,結果表明溫度場是影響范圍最廣的場,位移場是受到影響最多的場,五種場按照性質分為三類,相似的場之間容易發(fā)生強的耦合作...........
多場耦合問題的建模與耦合關系的研究.pdf
ANSYS經典三種局部結構耦合約束方法介紹（重點介紹RBE3）
局部結構耦合約束方法一般有三種，局部剛性方法（CERIG），節(jié)點耦合方法（CP），還有一個就是今天要重點講述的載荷傳導方法（RBE3）。這三種方法是有一些區(qū)別的，下面具體介紹一下。
一、局部剛性方法（CERIG）
局部剛性方法（CERIG）筆者之前的文章詳細介紹過，并給出了具體算例。此方法是將一個master節(jié)點和多個slave節(jié)點耦合成一個剛性區(qū)域。約束或載荷施加到master節(jié)點上，因為剛性區(qū)域不產生形變，所以整個剛性區(qū)域就會被約束，或者產生整體位移。
二、節(jié)點耦合方法（CP）
筆者認為節(jié)點耦合CP命令是三種方法中使用最繁瑣，當然也是最強大的命令。CERIG和RBE3可以認為是CP命令特殊場合的簡化使用。CP命令可以按照一個邏輯耦合節(jié)點之間的自由度，可以是一個規(guī)律，一個公式，非常靈活。配合彈簧單元的使用，可以說只要有足夠的耐心，CP命令可以實現(xiàn)任何的結構耦合需求。
三、載荷傳導方法（RBE3）
前兩種方法是比較常見的方法，載荷傳導方法（RBE3）則應用的相對少一些。RBE3也有master節(jié)點和slave節(jié)點，較新版本ANSYS叫 independent node和dependent node。
RBE3的master節(jié)點和slave節(jié)點不是形成剛性區(qū)域了，而是將載荷從master節(jié)點傳遞到slave節(jié)點，整個耦合區(qū)域是會產生變形的。
展開 ANSYS中那個叫耦合和約束方程的到底是個什么東西
ANSYS中那個叫耦合和約束方程的到底是個什么東西
水哥寄語:
耦合和約束方程一直以來是新手學習ANSYS的一個難點，很多新手對這兩個名詞沒有一個明確的概念。當然，水哥也不例外，當年接觸ANSYS時，也曾被這兩個概念折騰了許久。近日更有不少同學詢問水哥關于ANSYS中如何設置耦合與約束方程，本欲做一套系列教程詳細說明，無奈最近實在沒時間，僅以此文解惑一二！
1 概述
首先說個大概概念，到底耦合和約束方程有什么作用？
我們都知道，當我們生成有限元模型時，我們典型的做法是用單元去連接節(jié)點以建立不同自由度之間的關系。但是，我們遇到特殊情況時，例如剛性區(qū)域、鉸接、對稱滑動邊界、周期條件等，采用普通單元已經不足以表達這類關系，這時便可采用耦合和約束方程來建立節(jié)點自由度之間的特殊關系，做到我們采用普通單元做不到的自由度連接。
說完上述，相信大家已經大概明白這兩個名詞所代表的大概含義，接下來我們具體說說這兩個名詞的具體概念以及使用方法。
2、耦合
什么是耦合？
所謂耦合，其實是一種比較特殊的約束方程，只不過為了區(qū)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。
那么耦合具有哪些特點呢？
展開 中國有完全自主的三維幾何建模引擎和幾何約束求解器嗎？
官網(wǎng)：3D CAD實體設計中國自主的CAD/PLM/MES工業(yè)軟件
這幾年工業(yè)軟件的備受國家對重視和投資界的追捧，三維CAD的發(fā)展也涌現(xiàn)了OEM模式，尤其是OEM SolidEdge, 比如杭州新迪購買了SolidEdge源代碼，也不包含SolidEdge底層兩大核心組件的源代碼: 三維幾何建模引擎Parasolid和幾何約束求解器DCM 。
也就是說，通過引進和收購，國內有兩個擁有源代碼的三維幾何建模引擎：華天軟件的CRUX 和廣州中望的 overdrive.不過這兩個引擎都是源自國外的技術。
另外上面引進和收購的產品使用的幾何約束求解器都是西門子的DCM，都沒有自己的幾何約束求解器。
那么中國究竟有沒有完全自主的三維幾何建模引擎和幾何約束求解器呢？
嚴格地說，完全自主的三維幾何建模引擎，目前有且僅有一個，那就是華天軟件的三維幾何建模引擎DGM(Diamond Geometry Modeler) 。國內高校和研究單位研發(fā)了幾個自主建模引擎，比如清華大學的GEMS, 但是目前未進入商用、且被三維CAD軟件采用、因此能夠被使用和驗證的，只有華天軟件的 DGM。（注釋：中望悟空計劃執(zhí)行中，目前OGM離商用有點遠！）
完全自主的幾何約束求解器，目前也是有且僅有一個，那就是華天軟件的幾何約束求解器 DCS (Diamond Constraint Solver) 。國內華中科技大學研發(fā)了一個幾何約束求解器CBA，但是目前進入商用、且被三維CAD軟件采用、因此能夠被使用和驗證的，也是只有華天軟件的 DCS。
DGM和DCS由華天軟件首席科學家、“國家人才工程”入選者、CAD領域知名專家梅敬成博士帶領一只優(yōu)秀團隊、歷經十多年研發(fā)而成。
展開 有限元理論基礎及Abaqus內部實現(xiàn)方式研究系列10： 耦合約束的研究 ￥1
iSolver介紹：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c12884
==第10篇：耦合約束（Coupling constraints）的研究==
耦合約束對應Nastran的MPC，是最常用的約束方式之一，用于定義一個表面集（Surface Set）內節(jié)點與控制節(jié)點位移自由度之間的相互關系，可以模擬節(jié)點的剛性連接或指定節(jié)點位移間的組合約束。
耦合約束常用于某些有限元模型要求特定自由度連接關系的場合，包括：
1、 描述非常剛硬的結構元件，使用約束方程代替大剛度彈性單元能夠使有限元模型更為合理；
2、 在不同類型的單元間傳遞載荷，如將殼單元的力偶傳遞到實體單元中（實體單元沒有轉動自由度）；
3、 定義節(jié)點間的剛性連接。
Abaqus中耦合約束分為運動耦合（Kinematic Coupling）和分布式耦合（Distributing Coupling），分別對應Nastran中的RBE2單元和RBE3單元，詳見《Abaqus Analysis User's Manual Table 3.2.25–1》。
==演示視頻==
該視頻演示了iSolver中實現(xiàn)KCoupling的功能，證明iSolver結果和Abaqus完全一致：
https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c12884 第6章節(jié)：3.1 載荷和邊界-K-Coupling耦合約束
==總結==
本文簡單介紹了耦合約束的定義和用途，具體闡述了Abaqus中運動耦合約束和分布耦合約束的原理，并通過兩個簡單算例加以驗證。在有限元分析中，耦合約束應用極廣，研究其原理有助于我們選擇合理的約束方式，從而保證建模的準確性。
展開 
【CAE案例】換熱器多尺度建模耦合
為了節(jié)約計算成本且保證計算準確度，本案例提出了不同尺度區(qū)域分開建模再耦合的方法進行CFD仿真，分區(qū)如圖2所示。
圖1 換熱器尺寸變化
圖2 換熱器尺度分區(qū)
02
模型建立
本案例選取了如圖所示的換熱器幾何模型作為研究對象，由于換熱器是對稱的，只需研究一半的換熱器。該模型的上表面為對稱面，模型包含6個熱通道和6.5個冷通道，通道之間由12個固體片隔開。熱流體的流動方向為x，冷流體的流動方向為-z。
圖3 換熱器幾何模型
首先對通道外的區(qū)域構建流體仿真網(wǎng)格，通道內區(qū)域寬度方向用一層網(wǎng)格來模擬，得到整個通道的平均量。過渡區(qū)網(wǎng)格如下圖所示，模型共包含為3 000 000單元。
圖4 過渡區(qū)網(wǎng)格
對于通道內的流體，我們構建了一個元模型（Metamodel），建立了一個鏈接輸入和輸出的I/O近似模型。對單個通道單獨建模，使用多孔介質模型模擬單個通道內流體流動，多孔介質的參數(shù)如圖2所示，得到通道內流體溫度分布如圖5所示。同時得到了輸出參數(shù)Nu和Cf與輸入的關系。使用克里金法（Kriging）對48次單通道模擬得到的Nu值和139次模擬得到的Cf值進行插值，得到Re=8000時的響應平面，結果如圖6所示。
圖5 多孔介質模型模擬通道內流體溫度分布結果
圖6 Re=8000時的響應平面
通過在每次流體計算結束后，根據(jù)得到的結果，獲取Re。
展開 國產三維云CAD:CrownCAD完全自主知識產權三維幾何建模內核、約束求解器。
據(jù)華天軟件官方發(fā)布的消息，CrownCAD首發(fā)儀式定于2021年9月8日14:00，將由梅敬成博士在多個互聯(lián)網(wǎng)平臺同步隆重發(fā)布CrownCAD、CrownCAD APP、三維幾何建模引擎DGM和幾何約束求解器DCS四大產品。
CrownCAD擁有完全自主的三維幾何建模引擎DGM和幾何約束求解器DCS兩大CAD核心技術，包含數(shù)據(jù)轉換、零件設計、裝配、工程圖等CAD軟件常用功能。另外，CrownCAD的界面操作習慣與最流行三維CAD高度一致，大大降低用戶的學習成本。
完全自主知識產權
完全自主的基于云架構的三維CAD平臺CrownCAD
自主三維幾何建模引擎DGM提供建模基礎
自主幾何約束求解器DCS支持草圈、裝配設計
CrownCAD
● CrownCAD是國內首款、完全自主的基于云架構的三維CAD平臺。
● 用戶在任意地點和終端打開瀏覽器（crowncad.com）即可進行產品設計和協(xié)同分享。
1.三維幾何建模引擎DGM
Diamond Geometry Modeler 三維幾何建模引擎軟件
● 提供三維幾何建模基礎，支持高質量的曲線/曲面造型、參數(shù)化設計的實體特征造型，支持直接建模和曲面/實體混合建模。
● 提供高效的CAD數(shù)據(jù)交換組件，支持多格式的數(shù)據(jù)導入和導出。提供完善的應用開發(fā)工具包以及完備的API接口。
展開 ABAQUS生成mnf文件，ADAMS剛柔耦合建模 ￥10
ABAQUS生成mnf文件，導入ADAMS進行剛柔耦合建模
系統(tǒng)win10 64位
軟件版本 ABAQUS 2016 /ADAMS 2020
1.三維軟件導出中間格式文件
2.ABAQUS中導入模型
3.Module-->property輸入材料屬性
4. Module-->Assembly裝配模型
5. Module-->Step新建分析步
Step-1:Linear perturbationFrequency
輸入模態(tài)階數(shù)
Step-2:Linear perturbationSubstructure generation
Basic：輸入子結構特征碼 Options：輸入模態(tài)范圍或頻率范圍
6.Module-->Interaction
（1）新建rp點，rp點和耦合面建立MPC約束
新建“集”，將剛剛建立的幾個rp點都加入一個“集”中
7.Module-->Load
在幾個rp點上新建Symmetry/Antisymmetry/Encastre約束，分析步選擇Step-1，約束類型為ENCASTRE
在幾個rp點上新建Retained nodal dofs約束，分析步選擇Step-2，根據(jù)實際情況選擇自由度
8.Module--Mesh 劃分網(wǎng)格
展開 ABAQUS用戶手冊：材料卷 、單元卷、分析卷、指定條件、約束與相互作用卷、介紹，空間建模，執(zhí)行與輸出 ￥1.2
ABAQUS用戶手冊及關鍵詞參考指南：初學者必備6件套
1材料卷
2單元卷
3分析卷
4指定條件、約束與相互作用卷
5介紹，空間建模，執(zhí)行與輸出
6工具包
7Abaqus關鍵詞參考指南
