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ANSYS中施加對(duì)稱約束條件和反對(duì)稱約束條件的理解

時(shí)間:2011-04-27 07:58:28 來源:未知

一、如何施加對(duì)稱或者反對(duì)稱約束？

1、在ANSYS中，施加對(duì)稱約束條件和反對(duì)稱約束條件的GUI分別為：

MainMenu>Preprocessor>Loads>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>Antisymm B.C.>On Nodes

MainMenu>Preprocessor>Loads>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>Symmetry B.C.>On Nodes

2、在ANSYS中，施加對(duì)稱約束條件和反對(duì)稱約束條件的命令操作為：

DSYM，Lab，Normal，KCN

其中：Lab為對(duì)稱的方式：正對(duì)稱（Lab=SYMM）或反對(duì)稱（Lab=ASYM）。

Normal為對(duì)稱面在目前坐標(biāo)系統(tǒng)（KCN）的法線方向Normal=（X、Y、Z）。當(dāng)坐標(biāo)系為非笛卡兒坐標(biāo)系時(shí)，X代表R，Y代表θ，Z為Φ（坐標(biāo)系為球坐標(biāo)系或者環(huán)坐標(biāo)系）。

二、什么是對(duì)稱或者反對(duì)稱約束？

1、對(duì)稱邊界條件在結(jié)構(gòu)分析中是指：不能發(fā)生對(duì)稱面外（out-of-plane）的移動(dòng)（translations）和對(duì)稱面內(nèi)（in-plane）的旋轉(zhuǎn)（rotations）。

這句話可以理解為：在結(jié)構(gòu)中施加對(duì)稱條件為指向邊界的位移和繞邊界的轉(zhuǎn)動(dòng)被固定。

例如，若對(duì)稱面的法向?yàn)閄，如果你在對(duì)稱面上的節(jié)點(diǎn)上施加了對(duì)稱邊界條件，那么：

1）不能發(fā)生對(duì)稱面外的移動(dòng) 導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)處的UX（法向位移）為0。

2）不能發(fā)生對(duì)稱面內(nèi)的旋轉(zhuǎn) 導(dǎo)致ROTZ，ROTY（繞兩個(gè)切線方向的轉(zhuǎn)角）也為0。

2、反對(duì)稱邊界條件在結(jié)構(gòu)分析中是指：不能發(fā)生對(duì)稱面（out-of-plane）的移動(dòng)（translations）和對(duì)稱面外（in-plane）的旋轉(zhuǎn)（rotations）。

這句話可以理解為：在結(jié)構(gòu)中施加反對(duì)稱條件為平行邊界的位移和繞垂直邊界的轉(zhuǎn)動(dòng)被固定。

例如，若對(duì)稱面的法向?yàn)閄，如果你在對(duì)稱面上的節(jié)點(diǎn)上施加了反對(duì)稱邊界條件，那么：

1）不能發(fā)生對(duì)稱面的移動(dòng)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)處的UY，UZ（切向位移）為0。

2）不能發(fā)生對(duì)稱面外的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致ROTX（繞法線方向的轉(zhuǎn)角）也為0。

三、設(shè)置對(duì)稱或者反對(duì)稱約束的目的

為了建模方便和減少計(jì)算量

四、2D對(duì)稱或者反對(duì)稱問題

1、首先需要明確的是：如果使用 2D 實(shí)體單元，由于都只有 Ux 和 Uy 兩個(gè)自由度，無論對(duì)稱還是反對(duì)稱約束，都不可能去約束轉(zhuǎn)角自由度。同樣的，如果是3D問題，但是采用實(shí)體單元建模，也不可能去約束轉(zhuǎn)角自由度，只有在使用了梁單元 (2D或3D) 或殼體單元的情況，才可能約束轉(zhuǎn)角自由度。

2、對(duì)于 2D 問題，建模平面平行于總體坐標(biāo)系的 XOY 平面，2D 問題的對(duì)稱平面實(shí)際上是通過 2D 建模平面中的對(duì)稱線并垂直于 2D 建模平面的一個(gè)平面，其兩個(gè)切線一個(gè)在 2D 平面中，即該對(duì)稱線，另一個(gè)垂直于 2D 建模平面；其法線在 2D 建模平面中，與對(duì)稱線垂直。因此，對(duì)于 2D 平面中對(duì)稱和反對(duì)稱條件的設(shè)置應(yīng)為：

（1）對(duì)稱條件：沿對(duì)稱線法向的位移和繞對(duì)稱線的轉(zhuǎn)角為零；

（2）反對(duì)稱條件：沿對(duì)稱線的位移和在建模平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角為零。

此外仍需注意，根據(jù)前一點(diǎn)所述，如果只定義 2D 實(shí)體單元，則沒有轉(zhuǎn)角的條件；如果定義了 2D 梁單元，才有轉(zhuǎn)角的條件。

五、對(duì)稱面與任一坐標(biāo)軸面不平行時(shí)如何處理？

設(shè)置對(duì)稱或反對(duì)稱條件，可以直接使用 ANSYS 在施加位移約束部分提供的 Symm 和 Anti-symm 條件來設(shè)置，當(dāng)對(duì)稱面與總體坐標(biāo)系平面不平行時(shí)，ANSYS 自己會(huì)進(jìn)行處理；如果自己設(shè)置，則必須創(chuàng)建一個(gè)與對(duì)稱面平行的局部坐標(biāo)系，在其中施加對(duì)稱或反對(duì)稱條件。

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