应用约束

在表面、曲线或点上应用约束时，意味着在该零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，可以约束固体结构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零部件数的有效方法，因此可以降低模拟成本。

在 Simcenter STAR-CCM+ 中，可以使用段来约束零部件实体（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。

要使用段来约束部件实体：

  1. 右键单击相关的区域 > [区域] > 段节点，选择创建段，然后选择以下任一选项：
    • 表面段，用于在单个或多个部件表面应用约束。
    • 曲线段，用于对一条或多条部件曲线施加约束。使用薄体网格生成器生成网格时，此选项不可用。
    • 点分段，用于在单个或多个部件点上应用约束。
    Simcenter STAR-CCM+ 将根据所选内容在[区域] > 段节点下添加表面段、曲线段或点分段。
  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零部件表面。
    • 对于曲线段，使用曲线属性指定受约束的零部件曲线。
    • 对于点分段，使用点属性指定受约束的零部件点。
  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 > [固定/法向位移/位移]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。
    • 为了防止冲突，不要在与对称边界关联的零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平面条件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。