coupling約束的案例
基于Abaqus和Fe-Safe凹口軸件的多軸疲勞分析 ￥12
備注：本文未考慮Coupling約束施加載荷會影響局部的應力求解的準確性（在后處理時可以移除載荷施加位置的部分單元后再進行分析。）
鋼筋混凝土柱(鋼筋Rebar Layer)及剪力-彎矩輸出
在Step模塊，定義好施加載荷的分析步，
就可以 在Load模塊對柱底進行約束，在柱頂施加集中力了。
為了防止應力集中，本例中采用參考點與實體單元耦合約束 Coupling，在參考點上施加F=5000N的集中力。
在Interaction模塊，創(chuàng)建Coupling 耦合約束，如下圖。
施加集中力——參考點與實體單元耦合約束CouplingKinematic Coupling：
當約束全部6個自由度時，被約束的區(qū)域就變?yōu)閯傂缘模藚^(qū)域上的各節(jié)點之間的相互距離保持不變，各節(jié)點與參考點的距離也保持不變。但并不是說此區(qū)域上的各節(jié)點的位移都等于參考點的位移，例如如果參考點在原地旋轉(zhuǎn)一定角度（u1,u2,u3都為0），則被約束的區(qū)域也隨之旋轉(zhuǎn)，此區(qū)域上每個節(jié)點的u1,u2,u3都不為0。
Distributing Coupling：
對受約束區(qū)域上各節(jié)點的運動進行了加權(quán)平均處理，使此區(qū)域上受到的合力和合力矩與施加在參考點上的力和力矩相等效。換言之，Distributing Coupling允許受約束區(qū)域上的各部分之間發(fā)生相對變形，比Kinematic Coupling中的面更柔軟
輸出荷載-位移曲線輸出荷載-位移曲線：在Step-Output里面定義History Output：CF，U；
后處理Visualization模塊中，Result-History Output：下圖
展開 轉(zhuǎn)載，滑板車遭遇路沿引發(fā)的隱式顯式聯(lián)合仿真
然后點擊CONSTRAINT，雙擊彈出coupling選項卡，選擇id號為1-4的對象，并同樣拖拽至'scooter_plate'，從而完成'scooter_plate'的定義，且可以利用show only進行檢查，其中包括滑板車車體和四個coupling約束。
3、建立聯(lián)合仿真分析
完成各個區(qū)域的定義后，利用Cosimulator定義聯(lián)合仿真。典型過程如下：
利用AUXILIARIES>COSIM打開COSIMULATOR列表，利用New選項或者直接用New按鈕，創(chuàng)建一個新的COSIMULATOR。利用Options定義*COSIMULATION CONTROLS。Cosimulation area列表中定義了聯(lián)合仿真的結(jié)構(gòu)，分為隱式和顯式部分，每部分又包括了Regions和Steps。可在Regions上點擊右鍵選擇Newsubstructure定義子結(jié)構(gòu)（屬于Implicit），并可利用Edit對子結(jié)構(gòu)進行編輯，進行相關(guān)設(shè)置。
此時，已經(jīng)創(chuàng)建了一個子結(jié)構(gòu)通用分析步，再創(chuàng)建一個頻率分析步以便完成模態(tài)分析為子結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應提供條件。激活“Select Eigenmodes”，并在Frequency Step框中輸入“？”，跳出step幫助框，新建一個頻率分析步，設(shè)置合適的參數(shù)，然后退出，并選擇新建的頻率分析步。隨后，點擊子結(jié)構(gòu)分析步右側(cè)的edit，設(shè)置子結(jié)構(gòu)分析的相關(guān)參數(shù)后點擊ok。
通過Implicit下面的Substructure，：‘Add regions‘并在跳出的管理器中，雙擊選擇'scooter_plate'，此時，'scooter_plate'會出現(xiàn)在Substructure選項下，子結(jié)構(gòu)部分的聯(lián)合仿真完成。為完成Implicit區(qū)域部分的定義，選擇“Addregions”并選擇'scooter_assembly'。
展開 【iSolver案例分享55】鋁合金支座受力分析
有限元模型介紹
有限元模型如下圖所示：
有限元模型
支座采用C3D8R單元模擬，螺栓采用梁單元模擬，梁單元半徑為10mm，鋁合金采用理想彈塑性本構(gòu)，材料屬性如下圖所示：
材料屬性
為簡化計算，采用半結(jié)構(gòu)分析，支座底部為固定約束，右側(cè)為對稱邊界條件：
邊界條件
采用梁單元模擬螺栓，螺栓與螺栓孔采用coupling約束。計算了兩種工況：工況1為螺栓處施加5Kn壓力，支座頂部施加10Kn壓力，根據(jù)節(jié)點數(shù)平均分布在各節(jié)點處；工況2為螺栓受拉，用于分析螺栓受拉時該處的力-位移曲線。
分析步設(shè)置如下：
分析步
本案例將相同模型分別在isolver與Abaqus軟件中進行計算并對比。
3.
展開 
有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)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(nèi)節(jié)點與控制節(jié)點位移自由度之間的相互關(guān)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(guān)系的場合，包括：
1、 描述非常剛硬的結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(jié)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(jié)==
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 ABAQUS制動盤熱力耦合分析（雙制動片） ￥3
約束：創(chuàng)建一個中心參考點并與制動盤的內(nèi)孔面創(chuàng)建coupling耦合約束以此來實現(xiàn)后續(xù)制動盤轉(zhuǎn)動的定義。
邊界條件設(shè)定：
1.位移邊界條件：制動盤的轉(zhuǎn)動
2.載荷邊界條件：制動片對制動盤的壓力
3.預定義邊界條件：制動片與制動盤的初始溫度的設(shè)定
制動盤的溫度云圖
制動片的溫度云圖
下一帖預告：軋制/旋壓仿真。
【iSolver案例分享】有缺口工字梁四點彎曲
（4）荷載及邊界條件
在左右支座底面中心位置分別創(chuàng)建關(guān)鍵點，并與支座附近的面創(chuàng)建coupling耦合約束。加載點出做同樣的處理。
然后在關(guān)鍵點上施加邊界條件。左支座處關(guān)鍵點約束UR1以外的所有自由度，右支座處關(guān)鍵點約束UR1和U3以外的其他自由度；在頂面加載點上施加y方向的豎向集中荷載。
（5）網(wǎng)格劃分
對幾何模型做適當?shù)那蟹郑⒃谌笨谔庍m當加大網(wǎng)格密度，劃分六面體網(wǎng)格如下所示。
（6）作業(yè)提交
于abaqus和iSolver軟件分別提交作業(yè)分析。
（7）結(jié)果對比
整體Mises應力對比（左：abaqus,右：iSolver）
缺口附近Mises應力對比（左：abaqus,右：iSolver）
軸向變形對比（左：abaqus,右：iSolver）
豎向變形對比（左：abaqus,右：iSolver）
從變形和應力可以看出，在該問題上，iSolver求解器與大型商業(yè)軟件abaqus結(jié)果基本一致。iSolver軟件在本問題上有足夠的求解精度。
展開 Abaqus常見問題之LOAD、JOB、Visualization
正確的處理方式是通過建立耦合(coupling)約束，將這些條件定義在參考點上。
3) 在定義集中載荷或彎矩載荷時，選中“Follow nodal rotation”選項可以使載荷方向隨著節(jié)點轉(zhuǎn)動而變化。
4) 在加載位置處進行分割以生成頂點，這樣在施加集中載荷時可以通過鼠標選取該點。
5) 對于在三維實體單元模型的邊上施加分布載荷，可以采用以下兩種方法：
① 將待施加載荷的邊與一個參考點耦合，然后在參考點上施加集中載荷。
② 定義具有極小彈性模量的梁單元，在梁與載荷邊之間建立綁定約束，然后在梁上施加線載荷。
6) 面載荷(surface traction)與壓力載荷(pressure)的區(qū)別在于：壓力載荷為標量，作用方向總是垂直于受力面；而面載荷是矢量，其作用方向可以是任意的。
7) 重力載荷(gravity)與體載荷(body force)的區(qū)別在于：重力載荷中指定的是各方向的重力加速度，而體載荷中指定的是單位體積上的力。
8) 有限元模型的加載方式主要有兩種：施加力載荷或施加位移載荷。在同一節(jié)點的相同自由度上，不能同時施加這兩種載荷。
9) 在使用ABAQUS/Standard分析復雜非線性問題時，若力載荷導致分析無法收斂，可以考慮暫時不施加力載荷，先根據(jù)經(jīng)驗估計模型的位移量并施加相應的位移載荷，再在后續(xù)分析步驟中移除位移載荷并恢復施加力載荷。
10) 對于一般(general)分析步，載荷和邊界條件的設(shè)定是以總量為基礎(chǔ)，而非增量。
11) 通過預定義場可以設(shè)定速度場、角速度場、溫度場以及初始狀態(tài)等模型參數(shù)。
12) 速度與角速度可以在邊界條件和預定義場中進行定義，但二者的含義和應用場景有所不同。
展開 Abaqus中利用Connector創(chuàng)建螺栓連接 附ABAQUS connector經(jīng)典用法介紹下載
在之前的文章里面，作者有介紹過關(guān)于螺栓連接問題的建模，比如可以直接建模，或者利用beam+coupling等效等方法模擬。其實除此之外，我們還可以利用abaqus中的connector進行等效。本文將針對這一方法進行詳細講解，歡迎交流。
對于存在螺栓的模擬問題，通常涉及到預緊力的加載，所以我們使用connector進行分析的時候，與其它方法一樣，也需要施加預緊力，然后保持螺栓的變形（fixed current length），我們舉一個簡單的例子進行整個過程的說明。
如圖1兩個部件通過螺栓相連，我們分別在孔的位置建立參考點，通過coupling進行耦合約束。
圖1 連接模型
之后，我們創(chuàng)建一條wire（如圖2），并賦予其連接屬性（如圖3和圖4）。在連接屬性的設(shè)置窗口中可以類似其它多體軟件一樣設(shè)置一些基本的屬性如摩擦系數(shù)、阻尼等。
圖2 創(chuàng)建wire
圖3 連接屬性設(shè)置
圖4 屬性賦予
那么我們創(chuàng)建需要的連接之后，對于螺栓分析中需要的預緊力以及保持長度應該如何施加呢？這里，我們需要進入load模塊進行。
進入load模塊，我們可以看到有一個Connector force，選擇并進入設(shè)置窗口選中建立的連接，我們就可以在其中輸入初始的預緊力，如圖5所示。
而對保持螺栓的長度設(shè)置，需要進入邊界位移設(shè)置，選擇Connector displacement并選中創(chuàng)建的連接，將method設(shè)置為fixed at current position，如圖6所示。
圖5 預緊力加載
圖6 設(shè)置位移保持
通過以上連接的創(chuàng)建、預緊力加載以及保持位移的約束設(shè)置等操作，我們可以建立等效的模擬螺栓連接的分析模型，這也是一種方法，大家可以嘗試，歡迎溝通交流。
展開 ABAQUS插件 快捷創(chuàng)建rp耦合 RP coupling插件 ￥10
此插件僅用于快捷創(chuàng)建這些RP coupling（RP耦合約束）。編輯或刪除必須使用 Abaqus/CAE 的常規(guī)選項完成。
下面的簡短視頻將展示如何使用這個插件。
付費文件包含插件本體，插件安裝教程，插件使用教程。
如何解決abaqus彈塑性分析中的收斂問題
4）如果必須在某個節(jié)點上施加點載荷，可以使用耦合約束（coupling constraint）來為載荷作用點附近的幾個節(jié)點建立剛性連接，這樣這些節(jié)點就會共同承擔點載荷。
☆ ABAQUS/CAE 操作：Interaction 模塊，主菜單 Interaction -? Constraint -? Create, Type 為 Coupling
如果在應力應變關(guān)系曲線中有負斜率（例如在拉伸試驗中，試樣斷裂前的那部分曲線），則可能會在MSG文件中看到Negative Eignevalue警告信息（詳見11.2.3節(jié)），例如：
***WARNING：THE SYSTEM MATRIX HAS 1 NEGATIVE EIGENVALUES. 下面的應力應變關(guān)系曲線是一個負斜率的例子。
*Material, name = Steel
*Plastic
418. , 0
780. , 0.095
500. 0.15
另外,如果材料是不可壓縮性的（例如金屬材料）,在彈塑性分析中使用二次完全積分單元（C3D20）容易產(chǎn)生體積自鎖:如果使用二次減縮積分單元（C3D20R），當應變大于 20% - 40%時，需要劃分足夠密的網(wǎng)格才不會產(chǎn)生體積自鎖因此，建議使用的單元是： 非協(xié)調(diào)單元（C3D81）、一次滅縮積分單元（C3D8R）和修正的二次四面體單元 （C3DI0M）。
本節(jié)摘自書籍《Abaqus 有限元分析實例詳解》-石亦平。
更多交流，可加qq443941211，abaqus千人學習群472295079/554322662。
展開 
ABAQUS-接觸分析中收斂問題的解決方法【轉(zhuǎn)載】
9、避免過約束
如果在節(jié)點的某個自由度上同時定義了兩個以上的約束條件，就會發(fā)生所謂“過約束”( overconstraint )。可能造成過約束的有以下主要因素。
1）接觸:從面節(jié)點會受到沿主面法線方向的約束。
2）邊界條件。
3）連接單元（ connector )
4）子模型邊界（* SUBMODEL)
5）各種約束，例如耦合約束（ * COUPLING)、剛體約束（ * RIGID BODY)、綁定約束（ *TIE)、旋轉(zhuǎn)周期對稱約束（ * TIE，CYCLIC SYMMETRY)、多點約束（ *MPC)、線性方程約束（ * EQUATION)）等。
過約束的常見警告比如在MSG文件中的警告信息通常軟件會將過約束的位置生成一個集合保存在ODB文件中，我們可以在后處理模塊進行相關(guān)顯示來確定過約束的具體節(jié)點位置。
10、謹慎地定義摩擦
對摩擦的計算會增大收斂的難度,摩擦系數(shù)越大,就越不容易達到收斂。因此如果摩擦對分析結(jié)果影響不大(例如接觸面之間沒有大的滑動),可以嘗試令摩擦系數(shù)為0。但是盡量根據(jù)真實情況進行設(shè)置。
11．解決振顫問題
振顫是一種常見的收斂問題,可以考慮以下方面。
1)主面必須足夠大,保證從面節(jié)點不會滑出主面或落到主面的背面
2)使用自動過盈接觸限度
設(shè)置方法：
Interaction模塊,主菜單Interaction→Contact Controls →Create，然后點擊 Continue，選中 Automatic overclosure tolerance,再點擊OK。在Edit Interaction對話框中,將 Contact Controls設(shè)置為已定義的接觸控制名稱。
3）主面應足夠平滑，盡量使用解析剛性面，而不要用由單元構(gòu)成的剛性面。
展開 有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)部實現(xiàn)方式研究系列12： 幾何梁單元的剛度矩陣 ￥1
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/440874
第十篇：耦合約束（Coupling constraints）的研究。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。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/531029
第十一篇：自主CAE開發(fā)實戰(zhàn)經(jīng)驗第一階段總結(jié)。結(jié)合自研有限元求解器iSolver第一階段開發(fā)的實戰(zhàn)經(jīng)驗，從整體角度上介紹自主CAE的開發(fā)難度、時間預估、框架設(shè)計、編程語言選擇、測試、未來發(fā)展方向等。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/532475
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線下培訓
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如想了解更多或者需要與我們當面交流，歡迎參加近期我們的線下培訓。
【7月20-21日 上海】Abaqus UMAT用戶子程序二次開發(fā)技術(shù)培訓：
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/531598
培訓大綱如下：
展開 有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)部實現(xiàn)方式研究系列16： Part、Instance與Assembly
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/440874
第十篇：耦合約束（Coupling constraints）的研究。介紹Abaqus中耦合約束的原理，并使用兩個簡單算例加以驗證。
第十一篇：自主CAE開發(fā)實戰(zhàn)經(jīng)驗第一階段總結(jié)。介紹了iSolver開發(fā)以來的階段性總結(jié)，從整體角度上介紹一下自主CAE的一些實戰(zhàn)經(jīng)驗，包括開發(fā)時間預估、框架設(shè)計、編程語言選擇、測試、未來發(fā)展方向等。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/532475
第十二篇：幾何梁單元的剛度矩陣。研究了Abaqus中幾何梁的B31單元的剛度矩陣的求解方式，以L梁為例，介紹General梁用到的面積、慣性矩、扭轉(zhuǎn)常數(shù)等參數(shù)在幾何梁中是如何通過幾何形狀求得的，根據(jù)這些參數(shù)，可以得到和Abaqus完全一致的剛度矩陣，從而對只有幾何梁組成的任意模型一般都能得到Abaqus完全一致的分析結(jié)果，并用一個簡單的算例驗證了該想法。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/534362
第十三篇：顯式和隱式的區(qū)別。介紹了顯式和隱式的特點，并給出一個數(shù)學算例，分別利用前向歐拉和后向歐拉求解，以求直觀表現(xiàn)顯式和隱式在求解過程中的差異，以及增量步長對求解結(jié)果的影響。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/537154
第十四篇：殼的應力方向。簡單介紹了一下數(shù)學上張量和Abaqus中殼的應力方向，并說明Abaqus這么選取的意義，最后通過自編程序iSolver來驗證殼的應力方向的正確性。
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1189260
第十五篇：殼的剪切應力。
展開 有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)部實現(xiàn)方式研究系列13：顯式和隱式的區(qū)別 ￥1
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第十篇：耦合約束（Coupling constraints）的研究。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。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/531029
第十一篇：自主CAE開發(fā)實戰(zhàn)經(jīng)驗第一階段總結(jié)。結(jié)合自研有限元求解器iSolver第一階段開發(fā)的實戰(zhàn)經(jīng)驗，從整體角度上介紹自主CAE的開發(fā)難度、時間預估、框架設(shè)計、編程語言選擇、測試、未來發(fā)展方向等。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/532475
第十二篇：幾何梁單元的剛度矩陣。研究了Abaqus中幾何梁的B31單元的剛度矩陣的求解方式，以L梁為例，介紹General梁用到的面積、慣性矩、扭轉(zhuǎn)常數(shù)等參數(shù)在幾何梁中是如何通過幾何形狀求得的，根據(jù)這些參數(shù)，可以得到和Abaqus完全一致的剛度矩陣，從而對只有幾何梁組成的任意模型一般都能得到Abaqus完全一致的分析結(jié)果，并用一個簡單的算例驗證了該想法。
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