Abaqus-运动耦合VS分布耦合怎么选？

大家好，今天跟大家聊聊Abaqus中频繁使用Coupling的用法。

基于表面的耦合约束在Abaqus中用于以下目的：

• 向模型施加载荷或边界条件；

• 为了在模型中分配载荷，可以用惯性矩表达式描述载荷分布。

• 创建其他约束（例如连接器元素）的基础。

  
  

  耦合约束定义

  Abaqus中的耦合约束是在Interaction模块设置的。下面的图1显示了用于在Abaqus中设置耦合约束的设置窗口。

  

  图1 耦合设置
  

                           

  对于耦合约束，需要指定的是参考节点（或约束控制点），耦合节点和约束类型。然后，耦合约束将参考节点与耦合节点自由度进行关联。

  运动耦合约束

  运动耦合使耦合节点的运动跟随参考节点的刚体运动。通过消除耦合节点的自由度来施加运动学约束。这意味着一旦在耦合节点上约束位移自由度的任何组合，便无法将其他位移约束，BC，MPC等再应用于该耦合节点。运动约束的主要建模窗口如下图2所示。

  
  

  

  图2：运动耦合约束窗口和可用自由度

   

  在运动耦合约束中，当所有3个平移自由度都受到约束时，耦合节点将跟随参考节点的刚体运动。旋转自由度（UR）的不同组合将导致耦合节点中的旋转行为不同，这将与Abaqus中的现有MPC（多点约束）相同。具体来说：

   如果选择了所有三个旋转自由度（以及三个平移自由度），则运动耦合等效于MPC Beam。

  如果选择了2个旋转自由度，则运动耦合等效于Abaqus Standard中的MPC Revolute。

  如果选择了1个旋转自由度，则运动耦合等效于Abaqus Standard中的MPC UNIVERSAL。

  分布耦合约束

  分布耦合将耦合节点的运动限制为参考节点的平移和旋转。与运动学上的不同，此约束在某种意义上是按某种方式强制执行的，即通过使用耦合节点上的权重因子，可以控制从参考节点到耦合节点的传输负载。运动约束的主要建模窗口如下图3所示。

  
  

图3：分布耦合约束窗口和可用自由度

在3D分析中，用户可以通过仅指定约束中的平移自由度来释放所有三个旋转约束（UR1-UR3）。在这种情况下，参考节点中只有平移自由度有效。在这种情况下，对约束节点的行为的影响将在本文稍后显示的Abaqus示例中进行演示。

示例模型

几何和网格

图4中显示了网格的示例性几何形状。它是用3d实体连续元素（C3D8I）建模的梁。它的横截面是矩形（250x250毫米），长度等于2m。

图四 网格模型

荷载和BC

梁的右端完全固定，而在距离梁左端的远端（RP）上施加垂直位移50 mm（-Y）。将适当的BC施加到远程点（也是耦合的参考节点）上，以约束横向（X）和轴向（Z）位移。如图5所示。

图5：示例的负载和BC

左端施加位移的参考节点，分别定义两种类型的耦合。

材料

采用普通钢材的线弹性属性，即输入杨氏模量和泊松比。

结果比较

图6  两种耦合方式位移结果对比（上运动耦合；下分布耦合）

        如图6所示，对于运动耦合（上部图），所有耦合节点的自由度都耦合到参考节点，因此，那些节点的U3位移严格为零，遵守参考节点上施加的边界条件。本质上，在运动学耦合中，消除了耦合节点上所有受约束的自由度。

         另一方面，分布约束（下方的图）允许耦合节点的相对变形，如在图中可以看到的。

    作为补充，对两种耦合类型的约束自由度进行了修改，并重新进行了分析。这样做是为了研究运动耦合和分布耦合在约束方面的差异，并且还了解如何施加分布耦合。

         使用分布耦合时，梁的末端可以旋转。发生这种情况的原因是，只有在耦合节点的至少一个旋转自由度被耦合时，参考节点上的旋转自由度才有效 。如果不是（这里就是这种情况），则参考节点的UR保持不约束状态，从而允许梁的末端旋转。运动耦合不是这种情况。

结束语

    分布耦合必须始终限制耦合节点上所有可用的平移自由度。运动耦合不是这种情况。

    一旦在运动耦合的耦合节点中耦合了至少一个（或组合）自由度，就将消除所有自由度。分布耦合不是这种情况。

      现在大家知道Coupling该如何选用了吧，今天就到这里。