ANSYS中耦合自由度的方法

ansys常用命令合集（二）ansysansys常用命令,ansys命令,caean...ANSYS常用命令合集（二）2011年02月23日中华工程师网-2.6根据需要耦合某些节点自由度cp, nset, lab,,node1,node2,……node17nset: 耦合组编号lab: ux,uy,uz,rotx,roty,rotznode1-node17: 待耦合的节点号。

如果某一节点号为负，则此节点从该耦合组中删去。

如果node1=all,则所有选中节点加入该耦合组。

注意：1，不同自由度类型将生成不同编号2，不可将同一自由度用于多套耦合组CPINTF, LAB, TOLER 将相邻节点的指定自由度定义为耦合自由度LAB：UX,UY,UZ,ROTX,ROTY,ROTZ,ALLTOLER: 公差，缺省为0.0001说明：先选中欲耦合节点，再执行此命令2.7定义单元表说明：1，单元表仅对选中单元起作用，使用单元表之前务必选择一种类型的单元2，单元表各行为选中各单元，各列为每单元的不同数据ETABLE, LAB, ITEM, COMP 定义单元表，添加、删除单元表某列LAB:用户指定的列名（REFL, STAT, ERAS 为预定名称）ITEM: 数据标志（查各单元可输出项目）COMP: 数据分量标志2.8存盘save, fname, ext,dir, slab 存盘fname : 文件名（最多32个字符）缺省为工作名ext: 扩展名（最多32个字符）缺省为dbdir: 目录名（最多64个字符）缺省为当前slab: “all”存所有信息“model”存模型信息“solv”存模型信息和求解信息3/solu/solu 进入求解器3.1加边界条件D, node, lab, value, value2, nend, ninc, lab2, lab3, ……lab6 定义节点位移约束Node : 预加位移约束的节点号，如果为all,则所有选中节点全加约束，此时忽略nend和ninc.Lab: ux,uy,uz,rotx,roty,rotz,allValue,value2: 自由度的数值（缺省为0）Nend, ninc: 节点范围为：node-nend，编号间隔为ninc Lab2-lab6: 将lab2-lab6以同样数值施加给所选节点。

一、前言变截面梁，即两端截面不同的梁。

在工程中通常将梁受力吃紧的一端采用较大的截面，另一端采用较小的截面，以实现等强度设计，节省原材料。

这种变截面梁生活中普遍存在，远至古代娶亲用的花轿轿杆、农村大车车辕，直至当今建筑钢结构中各种采光大蓬横梁（包括弯曲横梁）、各种连杆摇臂结构等。

特别是悬臂梁几乎处处可见，就连输电用的水泥电杆也做成根粗尖细的。

由于这种变截面梁在工程中普遍存在，在ANSYS程序结构分析中，专门设置了变截面梁单元的功能，使用起来特别方便。

具体操作过程在下面的实例分析中详细介绍。

自由度耦合即构件连接处两个节点的自由度（包括移动自由度和转动自由度）变化是一致的，主节点如何变化，从节点随着同样变化。

自由度耦合在静力分析时常用在连接件上，特别用在具有转动的连接件上。

例如：汽车挂挡手柄连接端的球铰，各种销钉与耳环的连接，各种转盘与转轴的连接等。

自由度耦合的概念与自由度释放的概念正好相反。

在ANSYS程序中没有自由度释放功能，只有自由度耦合功能，但用自由度耦合功能完全可以达到自由度释放的目的。

这种功能具体操作过程，也在下面的实例分析中详细介绍。

二、雨蓬计算分析该雨蓬结构是由11根变截面工字钢梁、1根等截面工字钢梁、3根圆管钢梁、1根槽钢梁和6根拉杆钢组成。

其结构如下：图1雨蓬结构1．原始数据（1）坐标数据关键点号XYZ100020063003045000 （第一拉杆上端点）40-10000 （变截面梁Z轴方向）5010000 （第一排工字钢Z轴方向）60-10006300（第六排槽钢Z轴方向）（2）材料数据主钢梁变截面工字钢：大端300×150×8×6小端150×150×8×6第一横梁工字钢：150×100×8×6第二、第三、第四横梁圆管钢：Φ102×4 Ri=47 R0=51第五横梁槽钢：160×80×8×6拉杆：Φ102×4A=1231.5 =0.0001(3) 载荷由玻璃均布载荷计算而得:中间节点: F=5560N边节点: F=2780N角节点: F=1690N(4) 单元梁单元: BEAM188杆单元: LINK8(5) 边界条件主梁固定于墙上:位移和转角全约束；拉杆与主梁连接: 位移耦合,转角自由；拉杆与墙连接: 位移约束, 转角自由。

标题：深度解析ANSYS Workbench 结构热耦合教材在工程领域，ANSYS Workbench 结构热耦合是一个非常重要而复杂的主题。

它涉及到结构分析和热传导的耦合问题，在工程实践中有着广泛的应用。

本文将对ANSYS Workbench 结构热耦合教材进行全面评估，并共享个人观点和理解。

1. 教材概述ANSYS Workbench 结构热耦合教材是针对结构分析和热传导耦合问题而编写的教材，它包含了理论知识与实际应用相结合的内容。

教材以简洁清晰的语言，系统地介绍了ANSYS Workbench 中结构热耦合分析的基本原理、方法和操作步骤，并通过大量的例题进行了详细演示与讲解。

2. 主题深度探讨在教材中，对结构热耦合分析的基本原理和数学模型进行了深入讲解。

通过对热传导方程和结构强度理论的介绍，使学习者能够了解结构受热载荷作用下的变形和应力分布规律。

教材还涵盖了ANSYS Workbench 中热-结构耦合分析的建模和网格划分技术，使学习者能够掌握仿真分析的关键技术。

3. 教材回顾与总结ANSYS Workbench 结构热耦合教材通过丰富的案例分析和实例演示，帮助学习者深入理解了结构热耦合分析的实际应用。

从简单的热传导问题到复杂的结构热耦合分析，教材覆盖了多个领域和行业的案例，为学习者提供了丰富的学习资源。

通过总结与回顾，学习者可以全面、深刻地领会结构热耦合分析的理论与实践。

4. 个人观点与理解在学习和掌握ANSYS Workbench 结构热耦合教材的过程中，我对结构热耦合分析有了更深入的理解。

通过教材的系统学习，我认识到在工程实践中，结构热耦合分析能够为工程设计和优化提供重要依据，尤其在高温场、冷却系统、电子器件等领域有着广泛的应用。

我也意识到结构热耦合分析需要综合考虑材料性能、热载荷和结构强度等多个因素，需要综合运用结构分析、热传导分析与ANSYS仿真技术，具有一定的复杂性和挑战性。

总结而言，ANSYS Workbench 结构热耦合教材涵盖了结构热耦合分析的基本理论与实际应用，是学习者系统学习结构热耦合分析的重要参考资料。

ANSYS是一种广泛应用于工程领域的仿真软件，它提供了多物理场耦合分析的能力，用于模拟和解决多个物理现象相互作用的问题。

以下是ANSYS多物理场耦合技术和方法的一些常见应用：1. 结构-热耦合（Thermo-Structural Coupling）：这种耦合方法用于分析结构在热载荷下的变形和应力响应。

它可以考虑热传导、热辐射、温度梯度等对结构性能的影响，并通过结构和热传导方程之间的相互作用来解决这些问题。

2. 结构-电磁耦合（Electromagnetic-Structural Coupling）：这种耦合方法用于研究结构在电磁场作用下的响应。

它可以考虑电磁场的电流、磁场、电磁感应等对结构的影响，并通过结构和电磁场方程之间的相互作用来解决这些问题。

3. 流体-结构耦合（Fluid-Structure Interaction, FSI）：这种耦合方法用于模拟流体和结构之间的相互作用。

它可以考虑流体力学中的压力、速度、湍流、流体-固体界面等对结构的影响，以及结构对流体的阻力、振动等反馈作用。

4. 流体-热耦合（Fluid-Thermal Coupling）：这种耦合方法用于模拟流体和热传导之间的相互作用。

它可以考虑流体在流动过程中的热对流、辐射等对热传导的影响，以及热传导对流体温度分布的影响。

5. 电磁-热耦合（Electromagnetic-Thermal Coupling）：这种耦合方法用于模拟电磁场和热传导之间的相互作用。

它可以考虑电磁能量的吸收、热产生和热扩散等对系统温度分布的影响，以及温度对电磁特性的影响。

以上只是ANSYS多物理场耦合技术和方法的一些例子，实际中还有其他类型的耦合分析，如声-结构耦合、声-流体耦合等。

通过使用这些耦合技术和方法，工程师可以更准确地模拟和分析不同物理场之间的相互作用，从而更好地优化设计和解决实际问题。

ANSYS自由度耦合当生成模型时，典型地是用单元去连接节点以建立不同自由度间的关系，但是，有时需要能够刻划特殊细节（刚性区域结构的铰链连接，对称滑动边界，周期条件，和其他特殊内节点连接等），这些用单元不足以来表达，可用耦合和约束方程来建立节点自由度间的特殊联系，利用这些技术能进行单元做不到的自由度连接。

1、什么是耦合当需要迫使两个或多个自由度（DOFs）取得相同（但未知）值，可以将这些自由度耦合在一起，耦合自由度集包含一个主自由度和一个或多个其他自由度。

耦合只能将主自由度保存在分析的矩阵方程里，而将耦合集内的其他自由度删除。

计算的主自由度值将分配到耦合集内的所有其他自由度中去。

典型的耦合自由度应包括：部分模型包含对称；在两个重复节点间形成销钉，铰链，万向节和滑动连接；迫使模型的一部分表现为刚体。

2、如何生成耦合命令：CPGUI：Preprocessor——Coupl/Ceqn——Couple DOF在生成一个耦合节点之后，通过执行一个另外的耦合操作（保证用相同的参考编号集）将更多节点加到耦合集中。

也可用选择逻辑来耦合所选节点的全部耦合。

可用CP命令输入负的节点号来删除耦合集合中的节点。

要修改一耦合自由度（即增、删节点或改变自由度标记）用CPNGEN命令（无GUI）。

CPINTF命令通过在对每对重合节点上定义自由度标记生成一耦合集而实现对模型重合节点的耦合。

此操作对“扣紧”几对节点（诸如一条缝）尤为有用。

命令:CPINTFGUI：Preprocessor——Coupl/Ceqn——Coincident nodes除耦合重复节点外，还可用下列替换方法迫使节点有相同的变现方式：（1）如果对重复节点所有自由度都要耦合，通常用NRMMRG （numbering——mergeit）将这些节点合并起来更方便；（2）可用EINTF命令（create——element——at coincident）在重复节点生成2节点单元连接；（3）用EINTF(preprocessor——couple/ceqn——adjacent rejoins)将两个不相似网格模式的区域连接起来，这项操作使一个区域的选定节点与另一个区域的选定单元连接起来生成约束方程；（4）用下列方法以相同的节点号但与已有模式集不同的自由度标记生成新的耦合集。

ANSYS软件是一种强大的有限元分析软件，广泛应用于工程领域的热流双向耦合和结构单向耦合分析。

本文将从热流双向耦合和结构单向耦合的基本原理、ANSYS软件的应用方法以及应用案例等方面进行介绍和分析。

一、热流双向耦合的基本原理1. 热流双向耦合是指热传导和流体流动之间相互影响的耦合分析方法。

2. 在热流双向耦合分析中，热传导和流体流动之间存在相互影响的物理过程。

热传导会导致流体的温度分布发生变化，而流体的流动又会影响热传导的过程。

3. 热流双向耦合分析可以用于模拟汽车发动机的冷却系统、航空发动机的燃烧室等工程问题，对于研究热传导和流体流动之间的复杂耦合现象具有重要意义。

二、结构单向耦合的基本原理1. 结构单向耦合是指结构应力和温度之间的单向耦合分析方法。

2. 在结构单向耦合分析中，结构的应力状态会随着温度的变化而发生变化，而温度的变化不会受到结构应力的影响。

3. 结构单向耦合分析可以用于模拟航空航天器在进入大气层时的热应力行为、电子器件的热机械性能等工程问题，对于研究结构应力和温度之间的复杂耦合现象具有重要意义。

三、ANSYS软件的应用方法1. ANSYS软件是目前应用最为广泛的有限元分析软件之一，具有强大的热流双向耦合和结构单向耦合分析功能。

2. 在进行热流双向耦合分析时，可以利用ANSYS软件中的流体动力学模块和热传导模块进行耦合求解，得到热传导和流体流动的相互影响结果。

3. 在进行结构单向耦合分析时，可以利用ANSYS软件中的结构分析模块和热分析模块进行耦合求解，得到结构应力和温度之间的单向耦合结果。

四、应用案例分析1. 以汽车发动机冷却系统为例，可以利用ANSYS软件进行热流双向耦合分析，研究冷却水在发动机中的流动和散热过程，为发动机的热管理设计提供依据。

2. 以航空航天器进入大气层时的热应力行为为例，可以利用ANSYS 软件进行结构单向耦合分析，研究航空航天器在高速进入大气层时的热应力分布，为材料选型和结构设计提供依据。

CERIG命令详解2011-12-21 21:27:42| 分类：ANSYS | 标签：|字号大中小订阅ansys学习－耦合与约束方程1 耦合当需要迫使两个或多个自由度取得相同（但未知）值，可以将这些自由度耦合在一起。

耦合自由度集包含一个主自由度和一个或多个其它自由度。

典型的耦合自由度应用包括："模型部分包含对称；"在两重复节点间形成销钉、铰链、万向节和滑动连接；"迫使模型的一部分表现为刚体。

如何生成耦合自由度集1.在给定节点处生成并修改耦合自由度集命令：CPGUI: Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceqn>Couple DOFs在生成一个耦合节点集之后，通过执行一个另外的耦合操作（保证用相同的参考编号集）将更多节点加到耦合集中来。

也可用选择逻辑来耦合所选节点的相应自由度。

用CP命令输入负的节点号来删除耦合集中的节点。

要修改一耦合自由度集（即增、删节点或改变自由度标记）可用CPNGEN命令。

（不能由GUI直接得到CPNBGEN命令）。

2.耦合重合节点。

CPINTF命令通过在每对重合节点上定义自由度标记生成一耦合集而实现对模型中重合节点的耦合。

此操作对“扣紧”几对节点（诸如一条缝处）尤为有用。

命令：CPINTFGUI: Main Menu>Preprocessor>Coupling / Ceqn>Coincident Nodes3.除耦合重复节点外，还可用下列替换方法迫使节点有相同的表现方式：o如果对重复节点所有自由度都要进行耦合，常用NUMMRG命令（GUI：MainMenu>Preprocessor>Numbering Ctrls>Merge Items）合并节点。

o可用EINTF命令（GUI：Main Menu> Preprocessor>Create> Elements >At Coincid Nd）通在重复节点对之间生成2节点单元来连接它们。

ANSYS中‎节点耦合的方‎法及应用当需要迫使两‎个或多个自由‎度取得相同（但未知）值，可以将这些自‎由度耦合在一‎起。

耦合自由度集‎包含一个主自‎由度和一个或‎多个其它自由‎度。

耦合只将主自‎由度保存在分‎析的矩阵方程‎里，而将耦合集内‎的其它自由度‎删除。

计算的主自由‎度值将分配到‎耦合集内的所‎有其它自由度‎中去。

耦合自由度的‎应用包括：模型部分包含‎对称；在两重复节点‎间形成销钉、铰链、万向节和滑动‎连接；迫使模型的一‎部分表现为刚‎体。

如何生成耦合‎自由度集1.在给定节点处‎生成并修改耦‎合自由度集命令：CP在生成一个耦‎合节点集之后‎，通过执行一个‎另外的耦合操‎作（保证用相同的‎参考编号集）将更多节点加‎到耦合集中来‎。

也可用选择逻‎辑来耦合所选‎节点的全部耦‎合。

可用CP命令‎输入负的节点‎号来删除耦合‎集中的节点。

要修改一耦合‎自由度集（即增、删节点或改变‎自由度标记）可用CPNG‎E N命令。

2.耦合重合节点‎。

CPINTF‎命令通过在每‎对重合节点上‎定义自由度标‎记生成一耦合‎集而实现对模‎型中重合节点‎的耦合。

此操作对“扣紧”几对节点（诸如一条缝处‎）尤为有用。

命令：CPINTF‎3.除耦合重复节‎点外，还可用下列替‎换方法迫使节‎点有相同的表‎现方式：如果对重复节‎点所有自由度‎都要进行耦合‎，常用NUMM‎R G命令合并‎节点。

可用EINT‎F命令，通在重复节点‎对之间生成2‎节点单元来连‎接它们。

用CEINT‎F命令，将两个有不相‎似网格模式的‎区域连接起来‎。

这项操作使一‎个区域的选定‎节点与另一个‎区域的选定单‎元连接起来生‎成约束方程。

生成更多的耦‎合集一旦有了一个‎或多个耦合集‎，可用这些方法‎生成另外的耦‎合集：1.用下列方法以‎相同的节点号‎但与已有模式‎集不同的自由‎度标记生成新‎的耦合集。

命令：CPLGEN‎2.用下列方法生‎成与已有耦合‎集不同（均匀增加的）节点编号但有‎相同的自由度‎标记的新的耦‎合集：命令：CPSGEN‎使用耦合注意‎事项1.每个耦合的节‎点都在节点坐‎标系下进行耦‎合操作。

ANSYSapdl命令流笔记16-------耦合场分析基础耦合场分析概述前⾔耦合场分析，也称为多物理场分析，分析不同的物理场的相互作⽤以解决⼀个全局性的⼯程问题。

例如，当⼀个场分析的输⼊依赖于从另⼀个分析的结果，那么分析就会被耦合。

耦合⽅式有：单向耦合：前⼀个分析的结果作为载荷施加给下⼀个分析，⽽下⼀个分析的结果不会影响前⼀个场的分析结果。

例如，在热应⼒问题中，温度场会在结构场中引⼊热应变，但是结构应变通常不会影响温度分布。

因此，⽆需在两个现场解决⽅案之间进⾏迭代。

双向耦合：两个物理场的结果会相互影响。

例如，⾮线性材料的感应加热中，谐波电磁分析计算出焦⽿热，该热在瞬态热分析中⽤于随时间变化的温度解，⽽温度的变化会反过来影响电磁场材料属性的变化，从⽽改变电磁分析结果。

⼀、耦合场分析类型1.直接耦合场分析直接⽅法通常只包含⼀个分析，它使⽤⼀个包含所有必需⾃由度的耦合单元类型，通过计算包含所需物理量的单元矩阵或单元载荷向量的⽅式进⾏耦合。

具有直接耦合功能的单元有：SOLID5 ---------3-D 耦合场实体单元 (电磁矩阵的推导，耦合效应)PLANE13---------⼆维耦合场实体单元 (电磁矩阵的推导，耦合效应)FLUID29 ---------⼆维声学流体 单元(声学矩阵的推导)FLUID30 ---------3-D 8 节点声学流体单元 (声学矩阵的推导)LINK68------------热电耦合杆单元SOLID98----------四⾯体耦合场实体单元 (电磁矩阵的推导，耦合效应)FLUID116---------热流体耦合管单元CIRCU124--------电路单元TRANS126-------机电转换器单元(电容计算，耦合机电⽅法)SHELL157--------热电耦合壳单元FLUID220---------3-D 20 节点声学流体单元FLUID221---------3-D 10 节点声学流体单元PLANE222--------⼆维 4 节点耦合场实体单元PLANE223--------⼆维 8 节点耦合场实体单元SOLID226---------3-D 20 节点耦合场实体单元SOLID227---------3-D 10 节点耦合场实体单元PLANE233--------⼆维 8 节点电磁耦合单元(电磁矩阵的推导，电磁场评估)SOLID236--------3-D 20 节点电磁耦合单元(电磁矩阵的推导，电磁场评估)SOLID237--------3-D 10 节点电磁耦合单元(电磁矩阵的推导，电磁场评估)优点：1.允许解决通常的有限元⽆法解决的问题。

/viewthread.php?tid=916386&highlight=%F1%EE%BA%CF /viewthread.php?tid=914150&highlight=%F1%EE%BA%CF/viewthread.php?tid=786833&highlight=%CD%E4%BE%D8（这个很有用！！）前言做一个总结意义！！！原因：最近网上有较多的朋友在咨询关于实体加载的方法目的：希望这个问题不再成为大家的疑惑的一部分一、说说施加方法思路1：矩或扭矩说白了就是矩，所谓矩就是力和力臂的乘积。

施加矩可以等效为施加力；思路2：直接施加弯矩或扭矩，此时需要引入一个具有旋转自由度的节点；二、在ANSYS中实现的方法这里说说3个基本方法，当然可以使用这3个方法的组合方法，组合方法就是对3个基本方法的延伸，但原理仍不变。

方法1：引入mass21，利用cerig命令Ex1:/prep7block,0,1,0,1,0,2k,9,0.5,0.5,2.5mp,ex,1,2e10mp,prxy,1,0.2mp,prxy,1,0.3r,2,1e-6et,1,45et,2,21keyopt,2,3,0lesize,all,0.2vmesh,allksel,s,,,9type,2real,2kmesh,allallselnsel,s,loc,z,2,3NPLOTCERIG,node(0.5,0.5,2.5),ALL,ALL, , , ,allsel/SOLUf,node(0.5,0.5,2.5),my,100e3FINISH/SOLnsel,s,loc,z,0d,all,allallselsolve方法2：利用mpc184单元/prep7block,0,1,0,1,0,2mp,ex,1,2e10mp,prxy,1,0.2mp,prxy,1,0.3et,1,45et,2,184keyopt,2,1,1lesize,all,0.2vmesh,alln,1000,0.5,0.5,2.5type,2mat,2*do,i,1,36e,1000,36+i*enddoallselallsel/SOLUf,node(0.5,0.5,2.5),my,100e3 FINISH/SOLnsel,s,loc,z,0d,all,allallselsolve方法3：使用rbe3命令/prep7block,0,1,0,1,0,2k,9,0.5,0.5,2.5mp,ex,1,2e10mp,prxy,1,0.2mp,prxy,1,0.3r,2,1e-6et,1,45et,2,21keyopt,2,3,0lesize,all,0.2vmesh,allksel,s,,,9type,2real,2kmesh,allallsel*dim,sla,array,36*do,i,1,36sla(i)=i+36*enddo*dim,sla2,array,36*do,i,1,36sla2(i)=i+36*enddoallselrbe3,node(0.5,0.5,2.5),all,sla,sla2allsel/SOLUf,node(0.5,0.5,2.5),my,100e3FINISH/SOLnsel,s,loc,z,0d,all,allallselsolve三、使用结论方法1和方法2的结果一致，方法3偏大。

ansys fluent 里的coupled方法ANSYS Fluent是用于计算流体力学的软件，可以模拟各种工业过程，如燃烧、流动、传热等现象。

在ANSYS Fluent中，有两种不同类型的求解器方法：分离式和耦合式。

本篇文章将深入介绍ANSYS Fluent耦合式求解器中的coupled方法。

1. 什么是Coupled方法？ANSYS Fluent中的Coupled方法是一种耦合求解器方法，可以同时求解不同类型的流场问题，例如流动和传热问题。

这种方法将动量方程、质量方程和能量方程组合在一起求解，以提高求解的精度和效率。

Coupled方法通过将所有方程同时求解来解决拆分方程带来的误差问题。

2. Coupled方法有哪些优点？Coupled方法优点之一是提高求解器的稳定性。

在传统的分离式方法中，不同方程求解的迭代步骤通常不同，使得求解器不够稳定。

耦合式方法可以同时进行迭代求解，减小不同方程求解的误差。

另外，Coupled方法在处理非线性问题时十分有效。

在非线性问题的求解过程中，需要同时求解动量、质量和能量方程，而这三个方程之间具有相互作用的关系。

这种相互作用在传统方法中可能会被忽略，但耦合式方法可以更好地处理这种相互作用。

3. 如何使用Coupled方法？在ANSYS Fluent中，使用Coupled方法很简单。

只需在求解器设置中选择“Coupled”作为求解方法即可。

在使用Coupled方法求解流场问题时，应该按照以下步骤进行操作：（1）准备求解器设置：在Workspace下选择Setup，然后在Solver 常规属性中选择Coupled方法。

（2）设定初始条件：在Boundary Conditions中设定初始条件。

设定每个边界的流速、流量、温度等。

（3）定义边界条件：在Boundary Conditions中设定边界条件。

确定边界属于wall或inlet或outlet或no-slip或流速范围等。

ANSYS中杆单元、壳单元的单元耦合问题关键词：单元耦合ANSYS在比较复杂的结构的有限元分析中，不同的结构部件通常使用不同类型的单元来模拟。

通常情况下，不同类型的单元的各个节点的自由度数目是不同的，不同类型单元的连接节点处的自由度的耦合问题，是一个比较令人头疼的问题。

在ANSYS中通常可以用耦合命令CP来耦合不同类型单元在连接节点处的自由度(DOF)。

也可以用CE命令来认为添加自由度之间的约束方程来达到耦合的目的。

下面是一个简单的算例，使用了CE命令来耦合连接节点处的自由度。

模型是航天器的机翼的一个Section的某一个隔框。

上下表皮是薄壳结构，用Shell63单元来模拟，在上下表皮之间有起支撑作用的杆件，用link8单元来模拟。

建模的时候，link8单元和shell63单元在连接有各自独立的节点。

即：link8单元和shell63单元的节点在连接处是重合的，但是，节点编号是各自独立的。

link8单元在每个节点有ux,uy,uz3个平动自由度；shell63在每个节点有ux,uy,uz这3个平动自由度和rotx,roty,rotz这3个转个自由，共6个自由度。

在耦合节点处，两个耦合节点的ux,uy,uz自由度应该是相等的。

这个等式可以用CE命令来描述。

完整的命令流如下：finish/clear,start/prep7!定义第一种材料属性；mp,ex,1,30e6mp,prxy,1,0.3!定义shell63单元和实常数；et,1,shell63r,1,1e-3!建立几何模型；rectng,31.8,33.2,0,0.3556agen,2,1,1,1,0,0,1a,1,4,8,5a,6,7,3,2KL,7,0.5, ,KL,3,0.5, ,在关键点处生成节点；nkpt,100,4 !与编号为117的节点耦合nkpt,101,9 !与编号为169的节点耦合nkpt,102,10 !与编号为120的节点耦合nkpt,103,7 !与编号为160的节点耦合mat,1type,1real,1lesize,1,,,6lesize,3,,,6lesize,5,,,6lesize,7,,,6lesize,9,,,6lesize,10,,,6lesize,11,,,6lesize,12,,,6lesize,2,,,6lesize,4,,,6lesize,6,,,6lesize,8,,,6MSHAPE, 0, 2DMSHKEY, 1allselamesh,all!定义第二种材料属性；mp,ex,2,30e4mp,prxy,2,0.3!定义link8单元和实常数；et,2,link8r,2,28.26e-6mat,2type,2real,2e,101,102e,100,101e,102,103!CE, NEQN, CONST, NODE1, Lab1, C1, NODE2, Lab2, C2, NODE3, !Lab3, C3ce,1,0,100,ux,1,117,ux,-1 !节点100的ux＝节点117的ux;ce,2,0,100,uy,1,117,uy,-1 !节点100的uy＝节点117的uy;ce,3,0,100,uz,1,117,uz,-1 !节点100的uz＝节点117的uz;ce,4,0,101,ux,1,169,ux,-1 !同上；ce,5,0,101,uy,1,169,uy,-1ce,6,0,101,uz,1,169,uz,-1ce,7,0,102,ux,1,120,ux,-1ce,8,0,102,uy,1,120,uy,-1ce,9,0,102,uz,1,120,uz,-1ce,10,0,103,ux,1,160,ux,-1ce,11,0,103,uy,1,160,uy,-1ce,12,0,103,uz,1,160,uz,-1!施加约束，底面约束所有的自由度；DA,1,all!施加分布载荷；SFA,2,1,PRES,-1e4finish/solusolve !求解；finish/post1PLNSOL, S,X, 0,1.0finishPLNSOL, S,X, 0,1.0 对应的结果云图PLNSOL, S,EQV, 0,1.0对应的结果云图。

Time loop Stagger loop
SP3
Solve
Loads transfers
Solve
SP4
Convergence
End Stagger loop
End Stagger loop
End Time loop
Time convergence End Time loop
SP5
End
SOCKET
在Workbench中的默认方法是通过 CFD-Post来进行各种数据 传递 支持热和结构的载荷传递，但只支持面载荷
• 温度 • 对流传热系数 • 压力
Beta功能可以实现体载荷的传递 传统的FLUENT mapping 方法可以通过命令行在Mechanical
中实现 FLUENT会在后台执行 journal 文件 支持面载荷和体载荷的热和结构的载荷
双向的流固耦合 数据在流体系统和结构系统自动传递 在Workbench中CFX可以实现
• 不需要外部的软件和脚本语言
在Workbench中FLUENT需要通过脚本语言（Jscript）
• 需要脚本语言（Jscript） 和UDF方法
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载荷传递的方法和类型
Connections are automatically created between both systems when drop is complete
Drag
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Drop
Connecting Analysis Systems for FSI (2)
Right-click on Solution cell in FLUENT Fluid Flow system Select Transfer Data To New from pop-up menu Then select the target system to transfer data to from

2. 单击OK
16.2.7 建立约束方程的过程(续)
②以现有的约束方程为基础生成约束方程： 1. 生成第一个约束方程: Main Menu: Preprocessor > Coupling / Ceqn > Constraint Eqn 2. 生成其余的约束方程: Main Menu: Preprocessor > Coupling/Ceqn > Gen w/Same DOF
16.2.1 约束方程的特点
约束方程的特点 自由度卷标的任意组合 任意节点号 任意实际的自由度方向 ――在不同的节点上 ux可能不同
16.2.2 一般应用
连接不同的网格 • 实体与实体的界面 • 2－D或3－D • 相同或相似的单元类型 • 单元面在同一表面上，但结点位置不重合 连接不同类型的单元 • 壳与实体 • 垂直于壳或实体的梁 建立刚性区 过盈装配
16.2.9 耦合练习-叶轮叶片
说明： 对叶轮的 30°扇区使用耦合。 确定叶片在绕 Z 轴 1000 弧度 / 秒 角速度载荷下的 von Mises 应力 分布。
16.2.9 耦合练习-叶轮叶片(续)
载荷和材料 特性
16.2.9 耦合练习-叶轮叶片(续)
1. 按教师指定的工作目录，用“cp-blade”作为作业名， 进入 ANSYS。 2. 恢复“cp-blade.db1”数据库文件: Utility Menu > File > Resume from … 或使用命令: RESUME,cp-blade,db1
16.1.8 练习：耦合循环对称边界(续)
7. 对所有处于同一位置的节点进行merge操作 a. Numbering controls > Merge items b. 关掉警告信息 8. 将所有的节点坐标系转到总体柱坐标系 a.Main Menu: Preprocessor > -ModelingMove/Modify > Rotate node CS to active CS b. 拾取all 9. 求解并进行后处理

ansys中nummrg与glue命令及自由度耦合的比较ZZCP, nset, lab,node1,node2,……node17定义或改变耦合节点自由度PREP7: Coupled DOFnset：耦合组编号设置如下：n：随机设置数量HIGH：使用最高定义的耦合数量（如果Lab=all，此为默认值）。

该选项用于在已有组中增加节点。

NEXT：将定义的最高耦合数量增加1。

该项用于在现有组未改变时自动定义耦合组。

Lab: 耦合节点的自由度。

定义类型随NSET所选类型改变：结构类：UX, UY, or UZ (位移); ROTX, ROTY, or ROTZ (角度)；热分析类： TEMP, TBOT, TE2, TE3, . . ., TTOP (温度)；流体分析类: PRES (压力); VX, VY, or VZ (速率)；电子类: VOLT (电压); EMF (电场耦合值); CURR (电流).磁分析类: MAG (标量磁位差); AX, AY, or AZ (矢量磁位差); CURR (电流).Explicit analysis labels: UX, UY, or UZ (位移)。

node1~node17: 待耦合的节点号。

输入相同的节点号会被忽略。

如果某一节点号为负，则此节点从该耦合组中删去。

如果node1=all,则所有选中节点加入该耦合组。

注意：1，不同自由度类型将生成不同编号2，不可将同一自由度用于多套耦合组耦合自由度的结果是耦合组中的一个元素与另一个元素有相同的属性。

耦合可以用于模型不同的结点和联结效果。

一般定义耦合可以使用约束公式（CE）。

对结构分析而言，耦合节点由节点方向定义。

耦合的结果是，这些节点在指定的结点坐标方向上有相同的位移。

对于一组没有定义位移的耦合节点，可能会产生应力弯矩，这些弯矩不是由作用力产生的。

对特定节点的实际自由度是由元素类型（ET）所指定的。

例如，BEAM3的自由度是UX，UY和ROTZ。

第一章耦合场分析1.1耦合场分析的定义耦合场分析是指考虑了两个或多个工程物理场之间相互作用的分析。

例如压电分析，考虑结构和电场间的相互作用：求解由施加位移造成的电压分布或相反过程。

其它耦合场分析的例子有热－应力分析，热－电分析，流体－结构分析。

需要进行耦合场分析的工程应用有压力容器（热－应力分析），流体流动的压缩（流体结构分析），感应加热（磁－热分析），超声波换能器（压电分析）以及磁体成形（磁－结构分析），以及微电机械系统（MEMS）等。

1.2耦合场分析的类型耦合场分析的过程依赖于所耦合的物理场，但明显可以可分为两类：顺序耦合和直接耦合。

1.2.1 顺序耦合方法顺序耦合方法包括两个或多个按一定顺序排列的分析，每一种属于不同物理场的分析。

通过将前一个分析的结果作为载荷施加到第二个分析中的方式进行耦合。

典型的例子是热－应力顺序耦合分析，热分析中得到节点温度作为“体载荷”施加到随后的应力分析中去。

1.2.2 直接耦合方法直接耦合方法一般只涉及到一次分析，利用包括所有必要自由度的耦合场类型单元。

通过计算包含所需物理量的单元矩阵或载荷向量的方式进行耦合。

例如使用了SOLID5、PLANE13或SOLID98单元的压电分析。

另外的例子如利用TRANS126单元的MEMS分析。

1.2.3 直接法与顺序法的应用场合对于耦合情况的相互作用非线性程度不是很高的情况，顺序耦合法更有效，也更灵活。

因为两个分析之间是相对独立的。

例如在热应力顺序耦合分析中，可以先进行非线性瞬态热分析，然后再进行线性静力分析。

可以将瞬态热分析中任一载荷步或时间点的节点温度作为载荷施加到应力分析中。

顺序耦合可以是不同物理场之间交替进行执行，直到收敛到一定精度为止。

当耦合场之间的相互作用是高度非线性的，直接耦合具有优势。

它使用耦合变量一次求解得到结果。

直接耦合的例子有压电分析，流体流动的共轭传热分析，电路－电磁分析。

这些分析中使用了特殊的耦合单元直接求解耦合场间的相互作用。

物理环境 (续)
同时，确认网格划分的密度在所有物理环境中都能得到可以接收的 结果。如：
这种划分方法在热分析中可以得到 满意的温度分布，但. . .
. . . 这样的网格密度在结构分析中
才能得到准确的结果。
物理环境方法允许载一个模型中定义最多9种物理环境。这种方法 当考虑多于两个场的相互作用时或不能在每个环境中使用不同的数 据库文件的情况下比较适用。要得到关于间接问题的物理环境方法， 可以参考《耦合场分析指南》的第二章。
间接方法
间接方法 用于求解间接耦合场问题。它需要连续进行两个单场的
分析(而不是同时)，第一种分析的结果作为第二种分析的载荷。如:
热
结构
热
结构
许多问题需要热到结构 的耦合(温度引 起的热膨胀) 但反之不可 结构到热 耦合是可以忽略的(小的应变 将不对初始的热分析结果产生影响)
在实用问题中，这种方法比直接耦合要方便一些，因为分析使用的 是单场单元，不用进行多次迭代计算。
1.建立，加载，求解 热模型
5b.写节点文件 (NWRITE) 并存储结 构文件
5c.读入热模型并进行 温度插值 (BFINT)
结束 5d. 读入结构模型并读 入体载荷文件 (/INPUT)
9. 后处理
4.定义结构材料特性
6. 指定分析类型，分 析选项和载荷步选项
7. 指定参考温度并施 加其它结构载荷
流程细节 (续)
5B. 从热分析中施加温度体载荷(LDREAD 命令):
5B 确定结果的 时间和子步 确定温度结 果文件 9. 求解当前载荷步
8. 存储并求解
流程细节
下面是热-应力分析的每步细节。
1. 2.
建立热模型并进行瞬态或稳态热分析，得到节点 上的温度。 查看热结果并确定大温度梯度的时间点 (或载荷步 /子步)。