day03_03_自由度耦合技术-17
ANSYS单元节点自由度耦合
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中耦合自由度的方法
标题: ANSYS中耦合自由度的方法- dongyijun123 2010-03-02 19:36 阅读:3- 评论:0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。
生成耦合自由度集步骤：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：如果对重复节点所有自由度都要进行耦合，常用NUMMRG命令（GUI：Main Menu>Preprocessor>Numbering Ctrls>Merge Items）合并节点。
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。
多自由度耦合的船舶参数横摇运动分析和数值计算
多自由度耦合的船舶参数横摇运动分析和数值计算船舶的横摇运动是指船舶在水平方向上由于外界环境力的作用而发生的左右摆动运动。
对于多自由度耦合的船舶系统而言，横摇运动的分析和数值计算是一个非常复杂的问题。
这种系统的船体在不同自由度上的运动相互耦合，因此需要考虑多种因素的影响，如船体结构、载荷分布、水动力与结构动力的耦合效应等。
在进行多自由度耦合的船舶参数横摇运动分析和数值计算时，一般采用数学模型来描述船体在横摇过程中的运动。
这个数学模型通常包括船舶的结构特性、水动力和结构动力之间的相互作用等因素。
通过建立这个数学模型，可以利用物理原理和数学方法来研究船舶横摇运动的特性，比如横摇的周期、振幅、频率等。
在进行横摇运动分析时，需要考虑到船舶的多自由度耦合效应。
这种耦合效应包括船体在横滚、纵摆和横向平移等不同自由度上的运动之间的相互作用。
这些自由度之间的相互作用会对船舶的横摇运动产生影响，使得其运动变得更加复杂和难以预测。
为了进行多自由度耦合的船舶参数横摇运动的数值计算，一般采用数值求解方法。
这些方法包括有限元法、边界元法、流体-结构相互作用方法等。
通过这些数值方法，可以对船舶在横摇过程中的动态响应进行精确的计算和分析，得出船舶在不同情况下的横摇运动特性。
在进行多自由度耦合的船舶参数横摇运动分析和数值计算时，需要考虑到各种复杂因素的影响，如船舶结构的非线性特性、海洋环境的不确定性、船舶载荷的变化等。
为了能够准确地评估船舶在横摇运动中的性能和安全性，必须进行详细的分析和计算，以及充分考虑到多自由度耦合效应的影响。
综上所述，多自由度耦合的船舶参数横摇运动分析和数值计算是一个复杂而重要的问题。
只有通过对船舶系统进行深入分析和精确计算，才能更好地理解船舶在横摇过程中的运动特性，从而为船舶设计和运行提供更好的指导和保障。
风力机叶片设计和稳定性分析
西ｆｉｒｍ业大学硕上学位论文
第一章结论
下运行，甚至经常处于失速工况条件。因此，对风力机叶片进行振动稳定性分析， 从经济性和安全性考虑，不论对风力机的设计还是对风力机运行都是非常重要
的。
风力机叶片由于本身结构和来流特性的影响，在空气动力作用下是否会出现 不稳定振动，以及是否会形成自激振动的现象，属于气动弹性的范畴。颤振是气 动弹性稳定性的一个重要内容。影响风力机叶片颤振的因素很多，主要包括风轮 叶片的结构动力参数、来流特性和风轮叶片所受的气动力，这些因素相互耦合。 叶片颤振是不稳定的自激振动，当弹性体在流场作用下产生变形或运动，而弹性 体的变形或运动反过来又影响流场，从而改变流体在弹性体表面上的载荷大小和 分布。两个不同形状的物理场在耦合界面上相互作用，彼此影响。这种由流体诱 发的振动问题，要从结构动力学与气体动力学两方面来开展研究。叶片颤振机理 不单纯是流体力学问题，而是气动弹性问题，就是研究弹性体与周围气流之间的 相互作用。颤振分析是涉及风力机运行安全性的重要问题，尽管到今天对颤振发 作机埋已有了较多的认识，但针对具体的实际现象仍很难给出准确的预测。
西北工业大学 硕士学位论文 风力机叶片设计和稳定性分析 姓名：刘晓燕 申请学位级别：硕士 专业：人机与环境工程 指导教师：廖明夫
20040101
Hale Waihona Puke 西北工业大学硕士学位论文中文摘要
摘要
叶片是风力机的核心部件，如果它发生不稳定的自激振动，那么叶片的颤振 将会影响风力机的正常运行。本文应用Ｓｃｈｍｉｔｚ理论设计了一６００七∥水平轴风 力机的叶片，同时应用叶片基元法理论分析了该风机的气动性能。又从质量、刚 度、气动力的角度出发，研究该风力机叶片振动的动态响应。
本文把风力机叶片简化为悬臂梁，对梁截面的二维叶型建模，完整推导了二 维叶型的线性运动微分方程和流／构耦合条件下系统的气动刚度和气动阻尼，此 时气动载荷与结构的位移矢量以及速度矢量是相互耦合的，再利用系统的特征值 来判断叶片颤振是否发生，从而获得风机的稳定工作范围。本文采用了 （（Ｎｉｅｄｒｉｇｇｅｓｃｈｗｉｎｄｉｇｋｅｉｔｓｐｒｏｆｉｌｅ））叶型书的实验数据，对上述的６００≈矿水平轴 风力机叶片进行了计算和讨论。其次。通过用龙格—库塔的数值方法对微分方程 进行迭代，所求出的系统各振动量变化规律和上述算例的特征值对比，结果是一 致的。这就验证了建模的合理性和方程推导的正确性。最后，又对影响叶片颤振 的结构动力参数进行了分析。
自由度耦合
0.01 = UX (node 51) - UX (node 251)
– 自动计算所有必要的系数和常数 – 对所有的二维或三维实体到实体单元
耦合及约束方程
...约束方程
连结不同的单元类型
• 如果需要将不同的自由度集的不同的单元类型连结在一起，需要写约束方 程来传递载荷:
– 梁到实体或梁垂直于壳 – 壳到实体 – 等等
• CE命令 (Preprocessor > Coupling/Ceqn > Constraint Eqn) 典型用于这种 情况
耦合及约束方程
B. 约束方程
• 约束方程 (CE) 定义节点自由度之间的线性关系
– 如果耦合两自由度, 它们间的关系为UX1 = UX2. – CE 是更一般的耦合形式，允许写诸如UX1 + 3.5*UX2 = 10.0.的约束方
程
• 在模型中可以定义任意数目的CEs
• 而且，一个CE可以有任意数目的节点和任意组合的自由度。一般 形式为:
耦合及约束方程
...约束方程
连结不同网格
• 如果两个已划分网格的物体是相邻的但节点形式不同，可以创建Ces来连 结它们
• 最容易的方式即用CEINTF 命令(Preprocessor > Coupling/Ceqn > Adjacent Regions).
– 要求首先选择一侧网格（通常是较细的网 格）的节点和另一侧网格的单元
自由度耦合技术
耦合及约束方程
• 就如同自由度约束允许模型的一些节点，耦合及约束方程能将节点 的运动联系起来
• 内容提要:
A. 耦合 B. 约束方程
SYNTEC参数说明手册
SYNTEC参数说明手册- 0 -新代科技参数设定说明手册by : 新代科技date : 2006/11/20ver : 9.5SYNTEC参数说明手册- 1 -版本更新记录项次更改内容纪录更改日期作者更改后版本01 初版定稿2005/05/25 吴达钦V9.002 增加Embedded参数设定,Pr221~P226轴型态修正2005/09/22 赖春亿V9.103 增加伺服轴设定及加减速设定参数说明2005/09/22 赖春亿V9.204 增加六轴卡(servo6)指拨开关说明2006/07/21 赖春亿V9.305 修正内容编排格式2006/09/05 赖春亿V9.406 增加参数总表2006/11/20 赖春亿V9.5SYNTEC参数说明手册- 2 -目录1.参数总表............................................................................................................................................ (7)2.参数设定说明............................................................................................................................................ .. (36)2.1系统基本参数设定............................................................................................................................................ (36)2.1.1硬体环境设定............................................................................................................................................ .. (36)2.1.1.1轴卡基本参数设定............................................................................................................................................ . (36)2.1.1.1.1 Pr01 轴板基址............................................................................................................................................ .. (36)2.1.1.1.2 Pr09 轴板型态............................................................................................................................................ .. (37)2.1.1.1.3 Pr10 伺服警报接点型态............................................................................................................................................ . (37)2.1.1.1.4 Pr11 轴卡时脉来源............................................................................................................................................ (38)2.1.1.1.5 Pr12 SERVO6轴卡最高时脉............................................................................................................................................ (38)2.1.1.1.6 Pr13 轴卡数目............................................................................................................................................ .. (38)2.1.1.2 I/O卡基本参数设定............................................................................................................................................ . (39)2.1.1.2.1 Pr03 I/O板基址............................................................................................................................................ . (39)2.1.1.2.2 Pr05 I/O板组态............................................................................................................................................ . (39)2.1.1.2.3 Pr15 I/O卡数位滤波程度............................................................................................................................................ (42)2.1.1.3 控制精度设定............................................................................................................................................ .. (43)2.1.1.3.1 Pr17控制精度............................................................................................................................................ (43)2.1.1.4 萤幕功能键型态设定............................................................................................................................................ .. 432.1.1.4.1 Pr3205功能键型态............................................................................................................................................ .. (43)2.1.1.5 萤幕型别............................................................................................................................................ . (44)2.1.1.5.1 Pr3211 萤幕型别............................................................................................................................................ .. (44)2.1.1.6预设外部存取资料磁碟机代号 (44)2.1.1.6.1 Pr3213 磁碟机代号............................................................................................................................................ .. (44)2.1.1.7 选择控制面板键盘型态..........................................................................................................................................442.1.1.7.1 Pr3217 选择控制面板键盘型别............................................................................................................................................442.1.1.8系统扫瞄时间设定............................................................................................................................................ . (45)2.1.1.8.1 Pr3202 I/O扫描时间............................................................................................................................................ (45)2.1.1.8.2 Pr3203 运动补间时间............................................................................................................................................ . (45)2.1.1.8.3 Pr3204 PLC扫描时间............................................................................................................................................ .. (45)2.1.2软体介面环境参数设定............................................................................................................................................ . (46)2.1.2.1应用功能参数设定............................................................................................................................................ . (46)2.1.2.1.1 Pr411 G00运动方式............................................................................................................................................ . (46)2.1.2.1.2 Pr413 G92(G92.1)座标保留模式设定 (46)2.1.2.1.3 Pr414 工件座标系统保留模式............................................................................................................................................46SYNTEC参数说明手册- 3 -2.1.2.1.4 Pr415 重置或关机时保留目前刀长资料 (47)2.1.2.1.5 Pr3207 C/S界面版本编号............................................................................................................................................ . (47)2.1.2.1.6 Pr3215选刀时呼叫副程式............................................................................................................................................ (47)2.1.2.1.7 Pr3241 工件程式小数点型态............................................................................................................................................2.1.2.1.8 Pr3243 键盘重置键由PLC处理...........................................................................................................................................482.1.2.1.9 Pr3245刀长磨耗补偿输入增量最大值 (48)2.1.2.1.10 Pr3801 G95时进给量与主轴位置紧密偶合 (48)2.1.2.1.11 Pr3807圆弧终点不在圆弧上检查视窗 (49)2.1.2.1.12 Pr3809 UVW为XYZ轴增量指令 (49)2.1.2.1.13 Pr3815 刀具半径补偿预看模式..........................................................................................................................................492.1.2.1.14 Pr3816 刀长补偿模式............................................................................................................................................ (49)2.1.2.1.15 Pr3819过切检查型态............................................................................................................................................ (50)2.1.2.1.16 Pr3851断刀处理程式号码............................................................................................................................................ . (50)2.1.2.2 系统人机介面设定............................................................................................................................................ (51)2.1.2.2.1 Pr3201 设定启动车床规则............................................................................................................................................ .. (51)2.1.2.2.2 Pr3209 语言设定............................................................................................................................................ .. (51)2.1.2.2.3 Pr3219 系统安装组态............................................................................................................................................ . (52)2.1.2.2.4 Pr3221 除错模式............................................................................................................................................ .. (52)2.1.2.2.5 Pr3223启动系统管理功能............................................................................................................................................ (53)2.1.2.2.6 Pr3225 萤幕保护功能延迟时间............................................................................................................................................2.1.2.2.7 Pr3227 萤幕解析度............................................................................................................................................ .. (53)2.1.2.2.8 Pr3229 关闭工件座标系统功能...........................................................................................................................................532.1.2.2.9 Pr3247 速率显示方法............................................................................................................................................ . (54)2.2.伺服轴向参数设定............................................................................................................................................ .. (55)2.2.1各轴对应机械轴设定............................................................................................................................................ .. (55)2.2.1.1 Pr21~Pr40 伺服对应的机械轴 (55)2.2.2 轴向马达运动方向的设定............................................................................................................................................552.2.2.1 Pr41~Pr60 马达运动方向设定 (55)2.2.3 轴向命令与回授解析度设定........................................................................................................................................562.2.3.1 Pr61~Pr80 位置感测器解析度 (56)Pr81~Pr100 轴卡回授倍频............................................................................................................................................ . (56)Pr121~Pr160 螺杆侧齿轮齿数,马达侧齿轮齿数 (56)Pr161~Pr180 螺杆宽度(Pitch)..................................................................................................................................... (56)Pr181~Pr200 伺服系统的位置回路增益 (56)Pr201~Pr220 位置感测器型态.............................................................................................................................................56Pr341~Pr360 位置命令倍率分子.........................................................................................................................................56Pr361~Pr380 位置命令倍率分母.........................................................................................................................................562.2.4 各轴向应用型态设定............................................................................................................................................ .. (58)SYNTEC参数说明手册- 4 -2.2.4.1 Pr221~Pr226轴型态............................................................................................................................................ . (58)2.2.4.2 Pr281~Pr300选择半径轴或直径轴 (59)2.2.5 各轴向显示名称设定............................................................................................................................................ .. (59)2.2.5.1 Pr321~Pr340设定轴的名称 (59)2.2.6 轴向控制模式设定............................................................................................................................................ (60)2.2.6.1 Pr381~Pr400位置伺服控制模式 (60)2.2.7 定位检查功能设定............................................................................................................................................ (60)2.2.7.1 Pr421~Pr440切削时位置检查的视窗范围 (60)2.2.7.2 Pr481~Pr500 快速移动(Rapid Travel, G00)时位置检查的视窗范围 (61)2.2.7.3 Pr561~Pr580 遗失位置检查视窗 (61)2.2.7.4 Pr901~Pr920 零速检查视窗 (61)2.2.8 各轴向左右软体行程极限保护 (61)2.2.8.1 Pr2401~Pr2440 软体第一行程保护的范围 (61)2.2.8.2 Pr2441~Pr2480 软体第二行程保护的范围 (62)2.3.主轴参数设定............................................................................................................................................ . (63)2.3.1主轴对应命令输出埠设定.............................................................................................................................................632.3.1.1 Pr1621~Pr1630 主轴对应的机械轴或逻辑轴 (63)2.3.2 主轴命令参数设定............................................................................................................................................ (63)2.3.2.1 Pr.1631~Pr.1636 主轴零速offset速度 (63)2.3.2.2 Pr.1641~Pr.1646 主轴编码器极性 (63)2.3.2.3 Pr.1651~Pr.1656 主轴马达编码器一转的Pulse 数 (63)2.3.2.4 Pr.1661~Pr.1666 主轴回授倍频 (64)2.3.2.5 Pr.1671~Pr.1676 主轴马达增益 (64)2.3.2.6 Pr.1681~Pr.1692 主轴第一档齿数比 (64)Pr.1901~Pr.1952 主轴第四档齿数比 (64)2.3.2.7 Pr.1711~Pr.1716 主轴是否安装编码器 (65)2.3.3 主轴运动转速设定参数............................................................................................................................................ . (65)2.3.3.1 Pr.1721~Pr.1726 主轴寸动速度 (65)2.3.3.2 Pr.1731~Pr.1736 主轴最低转速 (65)2.3.3.3 Pr.1801~Pr.1806 主轴最高转速 (65)2.3.3.4 Pr.1821~Pr.1826 主轴伺服微分增益 (65)2.3.3.5 Pr.1831~Pr.1836 主轴加减速时间 (66)2.3.3.6 Pr.1851~Pr.1856 主轴重力加速度加减速时间 (66)2.3.4主轴定位设定参数............................................................................................................................................ (66)2.3.4.1 Pr.1741~Pr.1746 主轴定位速度 (66)2.3.4.2 Pr.1741~Pr.1746 主轴定位偏移量 (66)2.3.4.3 Pr.1771~Pr.1776 主轴原点偏移量 (66)2.3.4.4 Pr.1781~Pr.1786 主轴定位最低速度 (67)SYNTEC参数说明手册- 5 -2.3.4.5 Pr.1791~Pr.1796 主轴马达型态 (67)2.3.4.6 Pr.1811~Pr.1816 主轴编码器安装位置 (67)2.3.4.7 Pr.1841~Pr.1846 主轴Y-Delta切换速度 (67)2.4.轴向运动特性设定参数............................................................................................................................................ (69)2.4.1 切削时前加减速运动规划............................................................................................................................................692.4.1.1 Pr401 切削加减速时间........................................................................................................................................69Pr402 重力加速度加减速时间...........................................................................................................................................69Pr405 切削的最高进给速度............................................................................................................................................ (69)Pr541~Pr560 各轴切削的加减速时间 (69)Pr621~Pr640 各轴切削的最高进给速度 (69)Pr641~Pr660 各轴重力加速度加减速时间 (69)2.4.2 切削时后加减速运动规划............................................................................................................................................712.4.2.1 Pr404后加减速切削钟型加减速时间 (71)2.4.3 切削时直线转角自动减速功能 (73)2.4.3.1 Pr406转角参考速度............................................................................................................................................ . (73)2.4.4 切削时圆弧切削运动最高进给速度设定 (74)2.4.4.1 Pr408 半径5mm圆弧切削参考速度 (74)2.4.5 快速移动及JOG时的加减速规划 (75)2.4.5.1 Pr441~Pr460 各轴快速移动(G00)的加减速时间 (75)Pr461~Pr480 各轴快速移动(G00)的最高进给速度 (75)Pr501~Pr520 各轴快速移动(G00)的F0速度 (75)Pr521~Pr540 各轴JOG速度.............................................................................................................................................752.5.寻原点动作设定参数............................................................................................................................................ . (76)2.5.1寻原点方式设定参数............................................................................................................................................ .. (76)2.5.1.1 Pr961~Pr980 各轴寻原点方法 (76)2.5.2 寻原点动作规格与参数设定........................................................................................................................................762.5.2.1 Pr821~Pr840 各轴第一段寻原点速度 (76)Pr841~Pr860 各轴第二段寻原点速度 (76)Pr861~Pr880 各轴寻原点为负方向 (76)2.5.3 原点偏移功能设定参数............................................................................................................................................ . (77)2.5.3.1 Pr881~Pr900 原点的偏移量设定 (77)2.5.4 原点栅格量功能设定参数............................................................................................................................................782.5.4.1 Pr941~Pr960启动寻原点栅格功能 (78)2.6.手轮功能设定参数............................................................................................................................................ (80)2.6.1手轮讯号输入设定参数............................................................................................................................................ . (80)2.6.1.1 Pr2031~Pr2034 手轮对应的机械轴 (80)SYNTEC参数说明手册- 6 -2.6.2手轮讯号解析度设定参数.............................................................................................................................................802.6.2.1 Pr2041~Pr2044 手轮Encoder一转的Pulse 数 (80)Pr2051~Pr2054 手轮回授倍频...........................................................................................................................................802.6.3手轮段数设定参数............................................................................................................................................ (80)2.6.3.1 Pr2001手轮第四段倍率设定 (80)2.6.4手轮模拟功能设定参数............................................................................................................................................ . (81)2.6.4.1 Pr2003手轮模拟对应手轮号码 (81)2.6.5手轮驱动轴向功能设定参数.........................................................................................................................................812.6.5.1 Pr2031~Pr2033手轮对应的座标轴 (81)2.6.5手轮设定参数............................................................................................................................................ .. (81)2.6.5.1 Pr2031~Pr2033手轮对应的座标轴 (81)2.7.机构补偿功能设定参数............................................................................................................................................ (82)2.7.1尖角误差补偿设定参数............................................................................................................................................ . (82)2.7.1.1 Pr1361~Pr1380圆弧尖角正向误差补偿量 (82)Pr1381~Pr1400圆弧尖角误差补偿时间常数 (82)Pr1361~Pr1400圆弧尖角负向误差补偿量 (82)2.8.轴耦合功能设定参数............................................................................................................................................ . (85)2.8.1轴耦合功能设定参数............................................................................................................................................ .. (85)2.8.1.1 Pr1361~Pr1380圆弧尖角正向误差补偿量 (85)Pr1381~Pr1400圆弧尖角误差补偿时间常数 (85)Pr1361~Pr1400圆弧尖角负向误差补偿量 (85)SYNTEC参数说明手册- 7 -1.参数总表编号说明输入范围单位使用详细说明1 *第一轴轴板基址[0,65535] SERVO 4:ㄧ片或两片轴卡,第一片轴卡位置请设定800(320H).三片或四片轴卡,第一片轴卡位置请设定768(300H)SERVO6:请设定768(300H).ㄧ体机(Embedded):请设定512(200H).内定值800 (320H)3 *第一片IO板基址[0,65535] 第一片I/O卡位置设定,内定值512(200H)5 *IO板组态[0,9] 0:2PIO4+1PIO3(R1+HK)1: HK + 3R12: HK + R2 + 2R13: 2R2 + 4R14: HK2 + R2 + 2R15: HK + R2 + 4PIO46:PIO5 (不启动点矩阵扫描功能)7:PIO5(启动点矩阵扫描控制操作面板)9:虚拟IO卡9 *轴板型态[0,9] 0:EMP21:SERVO4+不检查伺服警报2:SVO4+伺服警报接点为常开接点Normal Open ( A 接点)3:SERVO4+伺服警报接点为常闭接点Normal Close ( B 接点)4:EMP45:SERVO69:虚拟轴卡SYNTEC参数说明手册- 8 -编号说明输入范围单位使用详细说明10 *伺服警报接点型态[0,1] 0:常开接点Normal Open (A接点) 1:常闭接点Normal Close(B接点)注:此参数仅对SERVO 6轴卡有效11 *轴板时脉来源[0,2] 设定轴板时脉来源:0时使用轴板自已时脉.1时共用IPC Bus时脉(486).2时共用IPC Bus时脉(586+).13 *轴板数目[0,6] 设定轴板个数15 设定I/O板数位滤波程度[0,3] 数值越大滤波效果越大,但反应灵敏度变弱.数值越小滤波效果越小,但反应灵敏度变快.17 *控制精度(1:条;2:微米;3:次微米)[1,3] 设定控制精度,基本长度单位长度单位, BLU, 此单位不会受公英制输入模式影响.1: 0.01 mm,0.01 deg,0.001 inch;2: 0.001 mm,0.001 deg,0.0001 inch;3: 0.0001 mm,0.0001 deg0.00001 inch;当此值改变时,所有有关BLU的长度单位参数必需重设,同时,刀具资料也必须重设.21~40 *对应的机械轴[0,20] 依配机规划,可指定各轴相对轴卡上的伺服机械轴输出埠编号41~60 马达运动方向反向[0,1] 设定各轴机台实际运动方向, 0:不反向,1:反向61~80 位置感测器解析度(编码器:Pulse/转;光学尺:Pulse/mm)[100,2500000]pulse/revpulse/mm各轴马达ENCODER每转PULSE 数81~100 轴卡回授倍频[1,4] 轴卡ENCODER倍频数设定, 全部设定4101~120 马达的增益[1,8000] RPM/V 马达指令增益亦即1V 的速度指令,相对马达转速是几转(rpm)SYNTEC参数说明手册- 9 -编号说明输入范围单位使用详细说明注:电压控制模式时有效121~160 螺杆侧齿轮齿数马达侧齿轮齿数[1,999999999]齿轮比设定,输入实际马达端的齿数,与螺杆端齿数161~180 螺牙宽度(Pitch) [1,1000000] BLU 螺杆的导程,螺杆每一转前进的牙距181~200 伺服系统的位置回路增益(Loop Gain)[1,3000] 1/sec 系统的刚性设定,增益值设定越大,系统刚性越好,加工精度越佳,但是设定太大,容易引起机台抖动,通常CNC 系统, 编码器场合设定30 ,光学尺场合,设定20201~220 位置感测器型别(0:编码器;1:光学尺;2:无回授)[0,2] 位置检测元件的类别设定(光学尺,编码器或无回授)221~240 轴的型态[0,5] 设定轴的型态(0:线性轴;1-5:旋转轴型态A-E)241~260 *双回授第二位置感测器对应的机械轴[0,20] 设定双回授中第二位置感测器(光学尺)对应轴卡上的机械轴261~280 双回授第二位置感测器解析度(Pulse/mm)[100,2500000]pulse/mm 双回授第二位置感测器解析度.直线轴:每毫米,mm,的脉波数,即A/B相的频率.旋转轴:一圈,360度,的脉波数,即A/B相的频率.281~300 选择半径轴或直径轴[0,1] 设定该轴为直径轴或半径轴:0:为半径轴;1为直径轴,当此参数变动后,该轴的下列参数也必须是直径量:1.原点偏移量2.参考点3.软体行程极限301~320 双回授第二位置感测器回授倍频[1,4] 双回授第二位置感测器卡ENCODER或光学尺倍频数设定,全部设定4321~340 设定轴的名称[00100,10999] 设定轴的名称,前两位数字决定是否显示轴向代号.00=>显示SYNTEC参数说明手册- 10 -编号说明输入范围单位使用详细说明10=>不显示第三码为英文字母代号的选择;其编码如下:X轴=>1;Y轴=>2;Z轴=>3;A轴=>4;B轴=>5;C轴=>6;U轴=>7V轴=>8W轴=>9后两位为下标号码.例如:X2设定值为102,W23设定值为923X设定为100341~360 位置命令倍率分子[1,999999999] 输出位置命令倍率的分子值361~380 位置命令倍率分母[1,999999999] 输出位置命令倍率的分母值381~400 位置伺服控制模式[0,2] 0: CW/CCW位置伺服控制模式.1: 电压位置伺服控制模式.2: A/B Phase位置伺服控制模式.SYNTEC参数说明手册- 11 -编号说明输入范围单位使用详细说明401 切削的加减速时间[0,60000] ms 8.00版(含之前)使用说明:G01,G02,G03,G33的加减速时间设定,此时间设定越大,加减速时间越长,运动越平顺9.00,10.00版使用说明:设定切削的加减速时间(G01/G02/G03/G31).此参数会与参数405切削的最高进给速度,一起用来计算切削时的合成最高加速度,以供切削时加减速依据.建议设定:每1 m/min的切削速度加减速时间10ms,例参数405设定为6000 (6 m/min) 时,此参数就设60(60ms).402 重力加速度加减速时间[0,60000] ms 设定重力加速度加减速时间.这个参数用来限制动程的冲量(Jerk)最大值.(建议Jmax=65333 mm/sec3)9.00版使用说明:Jmax=Pr405*1000000/(Pr401*Pr402*60)(mm/sec3)10.00版使用说明:Jmax=1G*1000/Pr402(mm/sec3)1G=9800 m/sec2404 后加减速时间[0,60000] ms 切削后加减速时间.提供线性后加减速的方式,平滑马达输出指令,以达到加减速的效果,建议值15ms~25ms405 切削的最高进给速度[0,3600000] mm/mindeg/min01. in/min加工(G01/G02/G03/G31/G33)最高速度设定406 设定转角参考速度[6,3600000] mm/mindeg/min01. in/min设定转角参考速度,此参考速度为转角90度时,允许的角隅最高速度值.此速度越大时加工越快,但角隅精度差,此速度越大加工越SYNTEC参数说明手册- 12 -编号说明输入范围单位使用详细说明慢,但角隅精度好.建议值500mm/min.408 设定半径5mm圆弧切削参考速度[6,3600000] mm/mindeg/min01. in/min由於圆弧切削时,伺服落后会造成圆半径内缩,其中,T为伺服系统时间常数;V为切线速度;R为圆半径.因此,我们利用此关系式,在内缩量保持固定与伺服特性固定的条件下,找出任何圆半径的最高允许速度.此参数即在设定此参考半径Rref,参数408用来设定参考速度Vref.建议值Rref = 5000 (5mm), Vref=500 (mm/min).409 螺纹切削加减速时间[0,60000] ms G33螺纹切削加减速时间410 手轮加减速时间[10,60000] ms 设定手轮加减速时间,内定值200 411 G00运动方式[0,1] 0:线性同动;1:各轴独立以各轴最高速移动.413 G92(G92.1)座标保留模式设定[0.,2] 0:重置时(Reset)不保留由G92(G92.1)设定的工作座标偏移量1:重置时(Reset) 保留由G92(G92.1)设定的工作座标偏移量,开关机不保留2: 重置时(Reset)与开关机保留由G92(G92.1)设定的工作座标偏移量414 工作座标系统座标保留模式设定[0,2] 0:重置时(Reset)回归内定工件座标系统(G54)1:重置时(Reset)保留当时工件座标系统2:重置时(Reset)与开关机保留当时工件座标系统415 *在重置(Reset)或关[0,1] 0: 在重置(Reset)或关机(Power SYNTEC参数说明手册- 13 -编号说明输入范围单位使用详细说明机(Power OFF)时目前刀子的刀长资料是否保留OFF)时不保留目前刀子的刀长资料1:在重置(Reset)或关机(PowerOFF)时保留目前刀子的刀长资料417 刚性攻牙速度回路增益[0,4000] 用来调整Z轴追随主轴在等速段的强度,此值越小Z 轴落后主轴越多,此值越大,Z轴落后越小,当此值太大,会造成超前,或摆动现象.418 刚性攻牙加速度回路增益[0,4000] 用来调整Z轴追随主轴在加速段的强度,此值越小Z 轴落后主轴越多,此值越大,Z轴落后越小,当此值太大,会造成超前,或摆动现象419 刚性攻牙主轴减速时间[0,60000] ms 刚性攻牙主轴减速时间,用来调整攻牙过切深度.421~440 切削时位置检查(In-Position)的视窗范围[0,300000] BLU BLOCK 的执行,以确定加工精度,但是设定太小,可能会影响加工速度441~460 快速移动(RapidTravel, G00)加减速时间[0,60000] ms G00,Home 与JOG 的加减速时间设定,建议值: G01 加减速速度一倍以上461~480 快速移动(RapidTravel, G00)进给速度[0,3600000] mm/mindeg/min0.1 in/minG00 的速度设定,此速度接受面板RAPID OVERRIDE 设定(F0,25,50,100)481~500 快速移动(RapidTravel, G00)时位置检查(In-Position)的视窗范围[0,300000] BLU G00 IN POSITION CHECK 的范围501~520 快速移动(RapidTravel, G00) F0速度值[0,15000] mm/mindeg/min0.1 in/minG00 RAPID OVERRIDE 设定为F0 时,机台运动速度521~540 JOG速度[0,3600000] mm/mindeg/min0.1 in/min各轴JOG 速度设定,接受面板旋钮的OVERIRDE541~560 各轴切削加减速时[0,60000] ms 8.00版(含之前)使用说明: SYNTEC参数说明手册- 14 -编号说明输入范围单位使用详细说明间PLC轴G01, G02, G03, G33 的加减速时间设定,此时间设定越大,加减速时间越长,运动越平顺,但是太大会影响到加工精度.9.00,10.00版使用说明:设定切削的加减速时间(G01/G02/G03/G31).此参数会与参数621~640各轴切削的最高进给速度,一起用来计算切削时的合成最高加速度,以供切削时加减速依据.建议设定每1 m/min的切削速度加减速时间10ms,例参数621设定为6000 (6 m/min) 时,此参数541就设60(60ms).561~580 遗失位置检查视窗[50,300000] BLU 控制器在马达静止的情况下,会自动检查马达回授位置与命令差是否超过此参数设定的范围,如果是就会发出遗失位置命令警报581~600 速度前馈补偿百分比[0,200]601~620 各轴转角参考速度[6,3600000] mm/mindeg/min01. in/min设定各轴转角参考速度,此参考速度为转角90度时,允许的角隅最高速度值.此速度越大时加工越快,但角隅精度差,此速度越大加工越慢,但角隅精度好.建议值500 mm/min.621~640 各轴切削的最高进给速度[0,3600000] mm/mindeg/min01. in/min加工(G01,G02,G03)最高速度设定641~660 各轴重力加速度加减速时间[0,60000] ms 设定各轴重力加速度加减速时间.这个参数用来限制动程的冲量(Jerk)最大值.Jmax=1G*1000/T1G=9.8 m/sec2T为此参数所设定的值PS:此参数对G00,G01,JOG,Home的轴向移动均有效SYNTEC参数说明手册- 15 -编号说明输入范围单位使用详细说明701~720 所属轴群代号[1,15] 本轴附属轴群.有关轴群的PLC 控制介面,请参考R520~R559.Bit 0 此轴属第一轴群Bit 1 此轴属第二轴群Bit 2 此轴属第三轴群Bit 3 此轴属第四轴群例如:设定1此轴属第一轴群;设定2此轴属第二轴群;设定3此轴属第一轴群,也属於第二轴群;设定15此轴属第一至四轴群.721~724 轴群对应的MST通道[1,4] 设定轴群使用的MST通道代号.目前系统提供多组独立的MST通道可进行CNC与PLC沟通.不同轴群可共用同一个通道,当使用共用通道,如发生同时来自不同轴群的MST要求时,其要求将依序通知PLC处理,会稍微影响效能,但PLC程式撰写较简单.第一组的PLC介面由C38/S30/S29/S54/S69 R1~R3构成第二~四组的PLC介面请参考R615~R626731 CNC主系统轴群[1,4] 指定CNC主系统包含的轴群数目.超过此参数的轴群,可由PLC直接驱动.有关轴群的PLC控制介面,请参考R520~R559.内定值2.例:设为2时:表示第一和第二轴群由CNC主系统控制($1,$2),第三和第四轴群由PLC控制.设为3时:表示第一,二,和第三轴群由CNCSYNTEC参数说明手册- 16 -编号说明输入范围单位使用详细说明主系统控制($1,$2,$3),第四轴群由PLC控制.~800 系统保留区保留803 *Home Dog来源(0:I/O; 1:轴卡)[0,1] HOME DOG 是由I/O 卡来,还是轴卡,建议由I/O 卡来注:此参数仅对EMP4卡有效821~840 寻原点速度[0,3600000] mm/min deg/min0.1 in/min寻原点时,轴向寻找HomeDOG的速度设定,试机时,先设定1mm/min ,没有问题后,再将速度调高到目标值841~860 寻原点的第二段的低速速度[0,3600000] mm/mindeg/min01 in/min轴向在找到HomeDOG后往回寻找马达INDEX的速度设定,试机时,先设定1 mm/min ,没有问题后,再将速度调高到目标值861~880 寻原点方向为负方向[0,1] 寻HOME 方向设定,0 为正, 1为负881~900 寻原点的偏移量[-999999999,+999999999]BLU 系统在找到马达INDEX后,会将机械座标零点从马达INDEX位置偏移到参数指定距离的位置上,这个参数通常用於将机台座标设定为单向范围901~920 零速检查视窗(count)[3,50] count 各轴零速检查视窗,当0.1sec内绝对位置纪录器变化量小於设定值时被视为零速度921~940 Home Dog极性(0:正;1:负)[0,1] HOME DOG 极性设定,正常配线是NORMAL CLOSE ,但是在进接开关使用场合是NORMALOPEN注:此参数仅对EMP4卡有效941~960 启动寻原点栅格功能[0,1] 当Home Dog位置太靠近马达索引讯号时,容易因HomeDog反应异常造成寻原点不准.当装好HomeDog后发现栅格量不为20~80,请打开此功能.此功能打开后,寻原点时会自动忽略离开HomeDog后半圈的索引讯号.SYNTEC参数说明手册- 17 -编号说明输入范围单位使用详细说明961~980 设X 轴寻原点方法[0,2] 0:有DOG开关;1:编码器索引2.有DOG开关,对原点偏移量的处理,采直接设定机械座标方式,而非位移.~1200 系统保留保留1221~1240 启动背隙补偿功能[0,1] 背隙补偿功能起动,关闭,进行背隙量测时,需将此功能先关掉1241~1260 背隙补偿量[0,999999999]BLU 背隙补偿功能起动后,以此设定量,进行背隙补偿1301~1320 启动齿节误差补偿功能[0,2] 节距补偿功能起动/关闭,进行节距补偿量测时,需先起动背隙补偿功能,0 : 不补偿,1: 单向补偿,2: 双向补偿1321~1340 齿节误差补偿间隔[1000,99999999]BLU 节距补偿功能起动后,以此设定量,设定补偿间距,每格的间距是多少1341~1360 原点在补偿表格的位置[1~100] 节距补偿功能起动,机械原点在补偿表的第几号,建议值是50。
耦合
举个例子,你要从上海到北京,你可以走路,可以坐船,可以坐火车,可以坐豪华大巴,可以坐飞机,但不同的方法所用的时间不同,花费也不同,你可以根据你自己的情况选择到达目的地的方法,不同的方法适用于不同的群体,比如:要饭的不可能坐飞机,富婆不可能走过去.耦合就是这个意思,用不同的方法把信号传送过去,不同的耦合适用于不同的信号物理上讲:耦ǒuㄡˇ两个人在一起耕地。
〔～合〕物理学上指两个或两个以上的体系或两种运动形式之间通过各种相互作用而彼此影响以至联合起来的现象。
当需要让两个或多个自由度取得相同值时，就可以将这些自由度耦合在一起，每个耦合自由度集中包含一个主要自由度和一个或多个其它自由度，在ansys中只将每个耦合自由度集的主要自由度保存在分析的矩阵方程中，而将其它耦合集内的其它自由度删除，也即只有主要自由度值会被计算出来，而耦合集中的其它自由度值将分别等于其所在耦合集中的主要自由度值。
用命令CP，耦合的深化就是建立约束方程，命令是CECMOD耦合的定义.如果从一个系统操作信息还需要依赖于在其他任何一个系统上其他任何一个元操作, 也就是将对一个自治系统的操作依赖对另外一个自治系统操作,说明两个自治系统之间有耦合,也就是有互操作存在.耦合的概念是很多学科（尤其是工科）科学当中的一个综合概念，可以简单的说是“相互作用”，但如何计算和认识这个作用过程是很复杂的。
比如：在电子电路中，耦合指信号由第一级向第二级传递的过程，同时不破坏前后级的工作状态，一般不加注明时往往是指交流耦合。
退耦是指对电源采取进一步的滤波措施，去除两级间信号通过电源互相干扰的影响。
耦合常数是指耦合电容值与第二级输入阻抗值乘积对应的时间常数耦合是指两个实体相互依赖于对方的一个量度。
分为以下几种：非直接耦合：两个模块之间没有直接关系，它们之间的联系完全是通过主模块的控制和调用来实现的数据耦合：一个模块访问另一个模块时，彼此之间是通过简单数据参数(不是控制参数、公共数据结构或外部变量) 来交换输入、输出信息的。
(整理)ANSYS单元节点自由度耦合.
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。
多自由度的耦合振动
上式的矩阵形式
UU 1
其中 U是U 的转置矩阵。
定理二 对称矩阵对应于不同本征值的本征矢相互正交。
证：和 a 、b (a b )对应的本征值方程分别为
3
u(a) ij j
aui(a) ,
Байду номын сангаас
j 1
3
u(b) ij j
bui(b)
j 1
将上两式分别乘上ui(b)和 ui(a)并对i 求和：
33
3
u
(b j
)
)
(
u(a) i
u(b) i
)
j 1
上式表明：ua ub 也是S的对应于同一个本征值 的
本征矢。 两个独立矢量ua 和 ub 的线性组合形成一个平面。 因此定理三表明，和两个相等本征值对应的不是两个 特定的本征矢量，而是一个平面，在这一平面中的任 意矢量都是和这一本征值对应的本征矢。此时，对应 的椭球有两个主轴长度相同，是一个旋转椭球。沿这 两个主轴作的椭球的截面是一个圆。这一截面上的任 意矢量都可以看成椭球的主轴。可以从中选两个相互
I U'U' UAAU UU 由A 的任意性，有 AA I 或 A A1
满足以上条件的矩阵称为正交矩阵。注意，代表物
理量的矩阵 S 是对称矩阵，即S S；而坐标转动矩 阵 A则是正交矩阵，即 A A1。
由于坐标系的转动，使得表示物理量的矩阵 S 也发生变化。变化后的矩阵 S ' 与 S 的关系的推导：
将以上方法推广到三维空间，对此空间中的矢量
u u1e1 u2e2 u3e3 写成矩阵形式：
u1
U
u2
u3
于是 33的矩阵S的本征值方程为：
或写为
车辆系统动力学大作业
北京交通大学机械与电子控制工程学院
移 Z w1 (t ) ， Z w2 (t ) ， Z w3 (t ) ， Z w4 (t ) 。为求得以上所有列车运行时的动态参量则需 要对该系统列 10 个微分方程。 由于该系统的动力学模型为二阶线性微分方程组， 很难给出闭式解。因此采用数值计算方法，借助 Matlab 方便的矩阵运算功能给 出系统各参量的数值解。
II
北京交通大学机械与电子控制工程学院
第一章 车辆-轨道耦合动力学模型
1.1 车辆-轨道耦合系统建模
为便于设计及其仿真优化，在车辆-轮轨动力学建模时，考虑将模型合理简 化。 并分别对具有二系悬挂的客车和轮轨之间的激扰进行模型建立。视轮轨激扰 信号为受列车运行速度影响的周期性垂向位移信号，该信号的频率，相位，幅值 应受到轮轨接触条件，列车运行速度的影响。为尽量符合实际车体动力学性能， 将轮对等效为刚体， 并将实际轮对刚度用与之刚度相同的弹簧等效。并按实际值 设置一系、二系弹簧的刚度和阻尼器阻尼值。综上车辆系统垂向，转动动力学模 型可简化为图 1-1。将列车速度、质量参数分别和轮轨激扰频率，幅值进行等效 转化， 用计算机创建带有上述特征信息的轮轨激扰，然后通过输出信号的幅值即 可方便的预测列车在某一工况下运行的平稳性。
figure18plotivv8igridonxlabel时间ntsylabel转动角速度radstitle构架1点头角速度figure19plotivv9igridonxlabel时间ntsylabel转动角速度radstitle构架2点头角速度figure20plotivv10igridonxlabel时间ntsylabel转动角速度radstitle车体点头角速度figure21plotiaa1igridonxlabel时间ntsylabel沉浮加速度ms2title轮对1沉浮加速度figure22plotiaa2igridonxlabel时间ntsylabel沉浮加速度ms2title轮对2沉浮加速度北京交通大学机械与电子控制工程学院19figure23plotiaa3igridonxlabel时间ntsylabel沉浮加速度ms2title轮对3沉浮加速度figure24plotiaa4igridonxlabel时间ntsylabel沉浮加速度ms2title轮对4沉浮加速度figure25plotiaa5igridonxlabel时间ntsylabel沉浮加速度ms2title构架1沉浮加速度
1.3 多自由度耦合系统的振动概述
x2 Bet
代入方程，则方程化为 ：
(2 12 ) A k112B 0
k222 A (2 22 )B 0
*
二、两自由度耦合振动系统的自由振动
因为，A，B不同时为0（？），则据线性代数方程 理论知，A，B的系数行列式为0，即：
(2 12 ) k112 0 k222 (2 22 )
例：简单情况，单端激励时， F~2 0
上式化为：
0 Z~2 U~2 Z~0 U~1
F~1 Z~1 U~1 Z~0 U~2
1)消去U2得：Z11 UF~~11 |F2 0 Z~1 ZZ~~022
输入阻抗
2)消去U1得：Z12 UF~~12 | F2 0 Z~1 Z~Z~20 Z~02
一、两自由度耦合振动系统的强迫振动
1 2
(12
2 2
)
1 2
(12
2 2
)
2
4k
2 2 2 12
1 2
(12
2 2
)
1 2
(12
2 2
)
2
4k
2 2 2 12
此二频率为两个自由度小阻尼耦合系统受迫振动时，
m2的振速共振频率。可推知，它也是m1的振速共振 频率。
x2 (t)
a
2 1
2
k112
cos(t
)
a
2 1
2
k112
cos(t
)
其中： a , a , , 由初条件确定。
自由度耦合
耦合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。
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。
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。
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*作对“扣紧”几对节点（诸如一条缝处）尤为有用。
生成更多的耦合集结构分析中，耦合自由度以生成一刚体区域有时会引起明显的平衡破坏。
不重复的或不与耦合位移方向一致的一个耦合节点集会产生外加力矩但不出现在反力中。
耦合和约束方程12.1概述当生成模型时，典型地是用单元去连接节点以建立不同自由度间的关系。
但时，有时需要能够刻画特殊的细节（刚性区域，结构的铰链连接，对称滑动边界、周期条件和其它特殊内节点连接等）。
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。
12.2何谓耦合？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。
典型的耦合自由度应用包括：1）模型部分包含对称；2）在两重复节点间形成销钉、铰链、万向节和滑动连接；3）迫使模型的一部分表现为刚体（见本章中对约束方程能适用于更通用刚体区域的讨论）。
12.3 如何生成耦合自由度集12.3.1 在给定节点处生成并修改耦合自由度集用下列方法定义（或修改）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。
自由度耦合
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——couple/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命令：CPSGENGUI：preprocessor——couple/ceqn——genw/sam node5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耦合集命令：CPSGENGUI:couple/ceqn_genw_samdof6用下列方法对耦合自由度集列表命令：CPLISTGUI:list——other——couple set7用下列方法删除耦合命令：CPDELEGUI:couple/ceqn——del couple sets（删除集）必须用cpngen命令或cp 命令以耦合集中删除特定的节点！3）耦合的其他条件1每个耦合的节点都在节点坐标系下进行耦合操作，通常应当保持节点坐标系一致性2自由度是在一个集内耦合而不是集之间耦合，不允许一个自用度出现在多于一个耦合集中3接地自由度（由D或其他约束命令指定自由度值）不能包括在耦合集合中4在减缩自由度分析中，如果主自由度要从耦合自由集中选取，只有主要自由度才能被指定为主自由度（不能指定耦合集中的删除自由度为主自由度）5在结构分析中，耦合自由度以生成以刚体区域有时会引起明显的平衡破坏不重复的或不与耦合位移方向一致的一个耦合节点集会产生外加力矩但不会出现在反力中。
汽轮机低压外缸强度分析中的自由度耦合方法
ＷＡ ＮＧ Ｙ ｏ ｎ ｇ，Ｙ Ａ ＮＧ ，Ｄ ＥＮＧ Ｚ ｈ ｉ — ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ，Ｓ ＨＩ Ｊ ｉ ｎ － ｙ ｕ ａ ｎ
（ Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ，Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ ０ ２ ４ ０ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
４ ３ Ｎｏ ． １
２ ０ １ ４年 ３月
Ｍａ ｒ ． ２ ０１ ４
汔 轮 相 低 压 外 缸 强 度 分 析 巾 的 自 由 度 耦 舍 方 法
汪 勇 ， 杨 宇 ， 邓志 成 ， 史进 渊
（ 上 海 发 电设 备 成 套 设 计 研 究 院 ，上 海 ２ ０ ０ ２ ４ ０ ）
摘
要： 建 立了实体 单元 、 壳单元和梁单元三类单元 节点 自由度耦合 计算模 型 ， 并通过 与全 实体模 型 的对比
验证 了计算的精确性。将节点 自由度耦合方法应 用于汽轮机低压 外缸 的强度和 屈曲计算分析 中， 建立 了两套 包含 实体单元 、 壳单元 和梁单￣ Ｌ２ － － 类单元的汽轮机低压 外缸模 型。经过计 算 ， 得 到 了额 定 负荷稳 态工 况下汽
ｃ ｏ ｍｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｍｏ ｄ ｅ １ ．
7自由度耦合ppt
对后续研究者的建议与展望
THANKS
感谢观看
总结词
8自由度耦合系统是一种高阶的机械系统，通过增加一个旋转自由度，可以实现对三维空间的完全控制。这种系统在机器人学、航空航天、精密制造等领域具有广泛的应用前景。
详细描述
8自由度耦合系统
总结词
同时具有多个自由度的耦合系统，可以实现更复杂的运动形式和更高的精度。
详细描述
多自由度耦合系统广泛应用于各种复杂运动轨迹的跟踪和模拟。在精密测量、光学系统、航天器姿态调整等领域，多自由度耦合系统的优势得到充分发挥。
这种系统的特性是在三维空间中实现姿态和位置的耦合，同时保持各自由度之间的相互影响。
定义与特性
建立7自由度耦合系统的动力学模型需要考虑物体的质量、惯性、重力、离心力、科里奥利力等多种因素。
通过建立系统的动力学方程，可以分析系统的动态响应和稳定性，并预测系统的行为。
系统的动力学模型
系统自由度的选择与优化
xx年xx月xx日
7自由度耦合
目录
contents
引言7自由度耦合系统概述7自由度耦合系统的分析与设计7自由度耦合系统的应用7自由度耦合系统的发展趋势与挑战其他相关领域的前沿技术结论
01
引言
工业机器人的灵活性和准确性受到限制，难以适应复杂环境
7自由度耦合可提高机器人的灵活性和适应性，提升生产效率
虽然该算法在理论上具有优越性，但在实际应用中仍存在一些局限性，如计算规模和效率有待进一步提高。
建议后续研究者针对算法收敛速度和计算效率问题进行深入研究，提出更加高效稳定的求解方法。
建议进一步拓展该算法在其他领域的应用，例如机器人学、机构设计等领域，提高其工程应用价值。
建议加强对7自由度耦合问题实际应用案例的研究，将理论与实践相结合，进一步推动该领域的发展。
CP自由度耦合
CP自由度耦合CP,NSET,Lab,NODE1,NODE2,NODE3,NODE4,NODE5,NODE6,NODE7,NODE8,NODE9 ,NODE10,NODE11,NODE12,NODE13,NODE14,NODE15,NODE16,NODE17Defines(or modifies)a set of coupled degrees of freedom.定义(或者修改)一个耦合自由度集PREP7：Coupled DOFMP ME ST PR PRN FL EM PPNSETSet reference number：设置参考号n-Arbitrary set number.任意的集合号HIGH-The highest defined coupled set number will beused(default,unless Lab=ALL).This option is useful when adding nodes to an existing set.已定义的最大的耦合集号将被使用(缺省，除非Lab=ALL)。
当向一个存在的耦合集增加节点时这个选项是有用的。
NEXT-The highest defined coupled set number plus one will be used(default if Lab=ALL).This option automatically numbers coupled sets so that existing sets are not modified.已定义的最大的耦合集号加上1之后将被使用(缺省，除非Lab=ALL)。
这个选项是自动赋耦合集号所以存在的耦合集号不被修改。
LabDegree of freedom label for coupled nodes(in the nodalcoordinate system).Defaults to label previously defined with NSET if set NSET already exists.A different label redefines the previouslabel associated with NSET.Valid labels are：Structural labels：UX,UY,or UZ(displacements)；ROTX,ROTY,or ROTZ(rotations)(in radians).Thermal labels：TEMP,TBOT,TE2,TE3,...,TTOP(temperature).Fluid labels：PRES(pressure)；VX,VY,or VZ(velocities).Electric labels：VOLT(voltage)；EMF(electromotive force drop)；CURR(current).Magnetic labels：MAG(scalar magnetic potential)；AX,AY,or AZ(vector magnetic potentials)；CURR(current).Explicit analysis labels：UX,UY,orUZ(displacements).If Lab=ALL,sets will be generated for each active degree of freedom(i.e.,one set for the UX degree of freedom,anotherset for UY etc.),and NSET will be automatically incremented toprevent overwriting existing sets.The ALL option cannot be used to modify existing sets--NSET must be anew set number nor NEXT.Thedegree of freedom set is determined from all element types definedand the DOF command,if used.ALL is the only label applicable to FLOTRAN.耦合自由度的标识(在笛卡尔坐标系统中)。
耦合问题——精选推荐
耦合问题当需要迫使两个或多个自由度取得相同值，可以通过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。
典型的耦合包括：1部分模型包含对称2在两重复节点形成销钉、铰接、万向节和滑动链接3迫使模型的一部分表现为刚体。
!EX6.4 耦合自由度finish$/clear$/prep7!①定义单元类型、材料性质、实常数、几何模型、施加约束et,1,beam3$mp,ex,1,2.1e11$mp,prxy,1,0.3$r,1,0.007848,4.9087e-6,0.1k,1$k,2,0,4$k,3,0,4$k,4,3,4$k,5,3,4$k,6,3,0$k,7,3,7$k,8,6,7k,9,6,7$k,10,6,7$k,11,6,4$k,12,9,7$l,1,2$l,3,4$l,6,5$l,5,7$l,7,8$l,11,10l,9,12$dk,1,all$dk,6,all$dk,11,all$dk,12,ux,,,,uy!②生成有限元模型，施加单元荷载lesize,all,,,8$lmesh,all$lsel,s,,,2$esll$sfbeam,all,1,pres,2000lsel,s,,,5,7,2$esll$sfbeam,all,1,pres,3000$allsel!③A关键点2和3位置的节点创建约束方程，UY和ROTZ相等ksel,s,,,2,3$nslk,s$cp,next,rotz,all$cp,next,uy,all!③B关键点4和5位置的节点创建约束方程，UX和UY相等ksel,s,,,4,5$nslk,s$cp,next,ux,all$cp,next,uy,all!③C关键点8、9和10位置的节点创建约束方程，UX和UY相等ksel,s,,,8,10$nslk,s$cp,next,ux,all$cp,next,uy,all$allsel$finish!④求解及后处理/solu$solve$finish$/post1$pldisp,1etable,mi,smisc,6$etable,mj,smisc,12$plls,mi,mj,-1采用上图结构以BEAM189为例，说明端点释放的操作过程。
多自由度耦合的船舶参数横摇运动分析和数值计算
多自由度耦合的船舶参数横摇运动分析和数值计算周光耀;唐友刚;王丽元;李妍【期刊名称】《中国造船》【年(卷),期】2017(058)004【摘要】采用瞬时等效运动下的转换矩阵描述船舶绕多轴同时转动的复杂三维运动.考虑船舶瞬时运功对坐杯糸的瞬时改变,建立了多自由度耦合运动方程.在理论研究的基础上,推导了船舶表面划分网格后网格特征的数值计算公式,利用瞬时坐标转换矩阵判定水下湿表面新网格,从而得到时域波浪力的数值计算公式.开发了迭代计算时域运动响应的计算程序,用于实船在波浪中的多自由度运动计算.以某C11集装箱船为例,计算其在波浪中的时域参数横摇运动,通过相图和频谱图分析船舶参数横摇特性.计算表明,论文基于坐标转换思想提出的多自由度耦合模型以及建立的参数横摇计算方法是可行的.【总页数】10页(P46-55)【作者】周光耀;唐友刚;王丽元;李妍【作者单位】天津大学建筑工程学院,天津300072;天津大学水利工程与仿真国家重点实验室,天津300072;天津大学建筑工程学院,天津300072;天津大学水利工程与仿真国家重点实验室,天津300072;天津大学建筑工程学院,天津300072;天津大学水利工程与仿真国家重点实验室,天津300072;天津大学建筑工程学院,天津300072;天津大学水利工程与仿真国家重点实验室,天津300072【正文语种】中文【中图分类】U661.32+1【相关文献】1.规则斜浪中船舶多自由度耦合的参强激励横摇 [J], 周光耀;唐友刚2.船舶参数激励非线性随机横摇运动分析 [J], 唐友刚;李红霞;邝艳香3.船舶参数激励非线性运动升沉(纵摇)-横摇耦合关系的研究 [J], 唐友刚;田凯强;董艳秋;黄衍顺;胡志敏4.随机纵浪中多自由度耦合的船舶横摇运动研究 [J], 周光耀;唐友刚;王丽元;李妍5.船舶参数横摇数值计算与力学机理分析 [J], 朱军;朱韬;王智宇;夏齐强;黄昆仑;葛义军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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• 对所有的二维或三维实体到实 体单元
耦合及约束方程—约束方程
连结不同的单元类型
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
• 如果需要将不同的自由度集的不同的单元类型连结在一起，需 要写约束方程来传递载荷: 梁到实体或梁垂直于壳 壳到实体 等等 • 典型的命令是：CE 命令(Preprocessor > Coupling/Ceqn > Constraint Eqn)
耦合及约束方程—约束方程
创建刚性区
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
• 约束方程常用于模拟刚性区 • 施加到节点（主节点）上的载荷将被恰当地分配 到刚性区的其它节点 • 用 CERIG 命令(或 Preprocessor > Coupling/Ceqn > Rigid Region).
耦合及约束方程—约束方程
提供过盈配合
• 与接触耦合类似，但允许两表面间的过盈或 间隙
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
• 典型方程:
0.01 = UX (node 51) - UX (node 251)
Coef1 * DOF1 + Coef2 * DOF2 + Coef3 * DOF3 + ... = 常数
耦合及约束方程—约束方程
约束方程的一般应用:
连结不相同的网格
连结不相同的单元类型 生成刚性区 提供干涉配合
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
耦合及约束方程—约束方程
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
耦合及约束方程—耦合
同一位置节点间的耦合：
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
– 首先确保所有要耦合的节点都被选择。 – 接着使用命令 CPINTF或Preprocessor > Coupling / Ceqn > Coincident Nodes. – 例如：
连结不同的网格
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
• 如果两个已划分网格的物体是相邻的但节点形式不 同，可以创建Ces来连结它们 • 最容易的方式即用CEINTF 命令(Preprocessor > Coupling/Ceqn > Adjacent Regions).
约束方程 (CE) 定义节点自由度之间的线 性关系
如果耦合两自由度, 它们间的关系为UX1 = UX2. CE 是更一般的耦合形式，允许写诸如UX1 + 3.5*UX2 = 10.0的约束方程
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
在模型中可以定义任意数目的CEs
而且，一个CE可以有任意数目的节点和任意组合 的自由度。一般形式为:
A Coincident nodes, shown separated for clarity.
耦合及约束方程—耦合
怎样建立耦合？
根据不同情况，可用多种方法设置耦合：
对节点进行同方向耦合：
– 选择所需要的集合。 – 接着使用 CP命令 或 Preprocessor > Coupling/Ceqn > Couple DOFs。 – 例如, cp,,ux,all 所有被选择节点在UX方向上耦合
• •
耦合集是在一个方向上耦合的一组节点 在一个模型中可以定义任意数目的耦合集，但一 个耦合中只能包含一个方向的自由度。
耦合及约束方程—耦合
Training Manual
耦合的一般应用：
强制对称
无摩擦界面 铰联接
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
耦合及约束方程—耦合
强制对称
•
Training Manual
耦合及约束方程—耦合
无摩擦界面
•
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
若满足下列条件，一个接触表面可以用耦合自由 度来模拟:
– 表面已知保持接触 – 分析为几何线性的(小变形) – 摩擦可以忽略 – 两个表面的节点形式相同
耦合每一节点 对的UY自由度 Y X
–耦合中的自由度方向 (UX, UY, 等)是节点坐标系中 的方向。
–求解器只保留耦合中的第一个自由度，并把它作为主 自由度，而不保留其余自由度。
–施加在耦合节点上的载荷（在耦合自由度方向）求和 后作用在主节点上。 –耦合自由度上的约束只能施加在主节点上。
耦合及约束方程—约束方程
Training Manual
cpcyc,all,,1, 0,30,0
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
– 把圆心角相差 30º的对应节点 的各自由度进行耦合 (注：当 前KCN选项是在总体柱坐标 系下）
耦合及约束方程—耦合
要点:
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
耦合及约束方程—耦合
•
耦合是强迫一个节点集具有相同的自由度
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
–与约束类似，不同在于自由度值通常是由求解器计算 出来而不是由用户去指定。 –例如:如果将节点1和节点2的UX自由度耦合起来，求 解器将会计算节点1的UX，并将相同的UX值分配给节 点2。
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
耦合自由度常用于强制平移或旋转对称，以保证 截面仍为平面:
模拟圆盘的一个扇区(循环对称), 耦合两个对称边界节 点对的所有自由度 模拟梳状模型的半个齿（平移对称), 耦合一侧的所有 节点的自由度
这个边界的对 称边界条件
耦合这些节点 垂直于线方向 的自由度
cpintf,uy
–
同一位置的所有节点在UY上耦合 (包含 0.0001的缺省误差)。
耦合及约束方程—耦合
不在同一位置节点间的耦合, 如循环对称：
– 首先确保所有要耦合的节点 都被选择。 – 然后使用命令 CPCYC 或 Preprocessor > Coupling/Ceqn > Offset Nodes. – 例如,
耦合及约束方程—耦合
铰链
• • •
耦合可用于模拟铰联接，如铰链及万向节；
Training Manual
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
通过力矩释放: 耦合一点的平移自由度并剩下旋转 自由度不耦合； 例如, 如果在A处的重合节点在UX及UY方向耦合，而 ROTZ不耦合，A点是一个铰链。
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0
Training Manual
自由度耦合技术耦合及约束方程源自Training Manual
• 就如同约束可以约束模型中节点自由 度一样，耦合和约束方程可以建立节 点间的位移关系。 • 内容提要:
A. 耦合 B. 约束方程
INTRODUCTION TO ANSYS 11.0