关于ANSYS施加对称约束条件和反对称约束条件的理解和疑惑.doc

在ANSYS里，施加对称约束条件和反对称约束条件的GUI分别为：MainMenureprocessorLoadsDefineLoadsApplyStructuralDisplacementAntisymm B.C.On NodesMainMenureprocessorLoadsDefineLoadsApplyStructuralDisplacementSymmetry B.C.On Nodes相应的命令操作为：DSYM，Lab，Normal，KCN。其中：Lab为对称的方式：正对称（Lab=SYMM）或反对称（Lab=ASYM）。Normal为对称面在目前坐标系统（KCN）的法线方向Normal=（X、Y、Z）。当坐标系为非笛卡儿坐标系时，X代表R，Y代表θ，Z为Φ（坐标系为球坐标系或者环坐标系）。1）对称边界条件在结构分析中是指：不能发生对称面外（out-of-plane）的移动（translations）和对称面内（in-plane）的旋转（rotations）。这句话可以理解为：在结构中施加对称条件为：指向边界的位移和绕边界的转动被固定。图1很好的解释了上面的定义：对称面的法向为X，所以，如果你在对称面上的节点上施加了对称边界条件，那么：1）不能发生对称面外的移动 导致节点处的UX（法向位移）为0。2）不能发生对称面内的旋转 导致ROTZ,ROTY（绕两个切线方向的转角）也为0。2）反对称边界条件在结构分析中是指：不能发生对称面（out-of-plane）的移动（translations）和对称面外（in-plane）的旋转（rotations）。这句话可以理解为：在结构中施加反对称条件为：平行边界的位移和绕垂直边界的转动被固定。图2是施加反对称边界条件的说明：对称面的法向为X，所以，如果你在对称面上的节点上施加了反对称边界条件，那么：1）不能发生对称面的移动导致节点处的UY，UZ（切向位移）为0。2）不能发生对称面外的旋转导致ROTX（绕法线方向的转角）也为0。图3举了个分别施加对称约束条件和反对称约束条件的例子。通过上面的解释，我们能很清楚地得知在对称面处节点的约束情况。那现在有2个问题：1）对于2-D，如果对称面的法向为X，那么施加约束对称约束条件后，约束为？UX肯定的有的，但别忘了还有ROTZ。同理，如果对称面的法向为Y，那么节点约束应该有UY, ROTZ。其中ROTZ就是对称面内的旋转。但是如果施加的是反对称约束条件，当对称面的法向为X时，为什么节点的约束只有UY？没有ROTX？当对称面的法向为Y时，为什么节点的约束只有UX？没有ROTY？2）施加对称约束条件和反对称约束条件的目的除了建模方便和减少计算量外，还有别的吗？ 1.jpg 2008-5-22 21:38:27 上传 下载次数: 25 2.jpg 2008-5-22 21:38:27 上传 下载次数: 16 3.jpg 对于2-D，如果对称面的法向为X，那么施加约束对称约束条件后，约束为？UX肯定的有的，但别忘了还有ROTZ。同理，如果对称面的法向为Y，那么节点约束应该有UY, ROTZ。其中ROTZ就是对称面内的旋转。但是如果施加的是反对称约束条件，当对称面的法向为X时，为什么节点的约束只有UY？没有ROTX？当对称面的法向为Y时，为什么节点的约束只有UX？没有ROTY？如果你是使用 2D 实体单元，由于都只有 Ux 和 Uy 两个自由度，无论对称还是反对称约束，都不可能去约束转角自由度。同样的，如果是 3D 问题，但是采用实体单元建模，也不可能去约束转角自由度。只有在使用了梁单元 (2D 或 3D) 和/或壳体单元的情况，才可能约束转角自由度。对于 2D 问题，建模平面平行于总体坐标系的 XOY 平面，2D 问题的对称平面实际上是通过 2D 建模平面中的对称线并垂直于 2D 建模平面的一个平面，其两个切线一个在 2D 平面中，即该对称线，另一个垂直于 2D 建模平面；其法线在 2D 建模平面中，与对称线垂直。?因此，对于 2D 平面中对称和反对称条件的设置应为：??对称条件：沿对称线法向的位移和绕对称线的转角为零；??反对称条件：沿对称线的位移和在建模平面内的转角为零。?如果只定义 2D 实体单元，则没有转角的条件；如果定义了 2D 梁单元，才有转角的条件。?设置对称或反对称条件，可以直接使用 ANSYS 在施加位移约束部分提供的 Symm 和 Anti-symm 条件来设置，当对称面与总体坐标系平面不平行时，ANSYS 自己会进行处理；如果自己设置，则必须创建一个与对称面平行的局部坐标系，在其中施加对称或反对称条件。 2008-5-22 21:38:27 上传 下载次数: