应用约束

在表面、曲线或点上应用约束时，意味着在该部件实体中预先指定位移矢量的一个或多个分量。在应力分析中，可以约束固体以模拟真实生活情景，并防止整个固体出现自由位移和旋转。约束是减少要建模的部件数的有效方法，因此可以降低模拟成本。

在 Simcenter STAR-CCM+ 中，可以使用段来约束部件实体（即表面、曲线或点）的位移（请参见段参考）。此外，对于已分配给对称平面边界的部件表面，Simcenter STAR-CCM+ 可自动防止法向上的位移。

要对一个或多个部件表面、曲线或点施加约束，则分别需要表面段、曲线段或点段。对于固体区域，Simcenter STAR-CCM+ 在您选择固体应力模型并创建固体区域之后自动将表面段添加到模拟中。对于壳区域，Simcenter STAR-CCM+ 会在您创建壳区域时自动将曲线段添加到模拟中。如果将固体或壳部件分配给现存区域，则不会创建这些段。要创建其他段或不同类型的段：

  1. 右键单击相关区域 > [区域] > 段节点，选择创建段，然后选择表面段、曲线段或点段。
    曲线段与薄体网格生成器不兼容。
  2. 指定应用约束的部件实体：
    • 对于面分段，使用表面属性指定受约束的部件表面。
    • 对于曲线段，使用曲线属性指定受约束的部件曲线。
    • 对于点分段，使用点属性指定受约束的部件点。
  3. 选择相关的段 > [段]节点，然后将类型设为约束。
要指定约束类型：
  1. 选择[段] > 物理条件 > 固体应力约束节点，然后设置约束方法。
    有关更多信息，请参见段参考。
  2. 在 [段] > 物理值 > [方法] 节点下指定约束。
    • 如果为位移场定义初始条件，则不要为无约束自由度指定非零初始位移，因为这会导致不稳定。
    • 对于对称约束，可以定义相对于笛卡尔坐标系的对称方向。沿对称方向，位移为零。
    • 为了防止冲突，不要在与对称边界关联的部件表面应用非零法向位移。请参见对称平面。
    • 定义非笛卡尔坐标系中的位移约束或定义法向位移约束时，将根据未变形的配置采取相应的方向。


    可以创建其他段以指定额外约束。通常，最好通过以下任一方法在三个正交方向上约束结构：
    • 至少向一个表面应用固定约束。
    • 向三个相互正交的表面应用对称段或等效的零法向位移约束。
    • 定义三个非共线的点约束。
    在热应变分析中，重要的是要定义真实可行的约束。面分段上的固定条件不允许热膨胀，并会导致局部应力集中。要对结构的自由膨胀建模，定义三个非共线的点约束，其中：
    • 在 x、y 和 z 方向上约束第一个点
    • 在 x 和 y 方向上约束第二个点
    • 在 z 方向上约束第三个点

    通常，分析计算得出的应力分布时，限制性约束可能导致高估受约束区域附近的应力。

对于壳区域，如果将约束方法设为位移，则可以通过定义壳前后表面的位移来约束中面的旋转。这可确保中面的旋转为零。
  1. 选择 [段] > 物理条件 > 旋转指定节点，然后将旋转指定设为固定。
    如果旋转指定设为自由，位移将应用于中面曲线。此操作允许中面的边自由旋转（请参见段（负载和约束）参考）。