ADINA软件中的约束方程用于描述主体(Master)与从体(Slave)之间的运动关系。设定约束方程时需要指定主体、从体及相关自由度。单击菜单Model→Constraints可以定义约束方程。为了便于理解,可以将约束方程比作一列火车,主体是火车头,从体是列车的各节车厢,火车头的运动情况决定了车厢的运动情况,这就是约束方程的基本思想。主体和从体可以是几何实体(点、线、面、体)、节点集(Node Set)或节点(Node)。在ADINA软件中,可以是多个主体对应一个从体(One Slave to Multiple Masters),此时主体对象只能选择点或者节点集。一个从体对应多个主体对象的约束方程不太容易理解,现实生活中也很难找到对应的实例;而一个主体对应多个从体(One Master to Multiple Slaves)的约束方程很好理解,例如,火车头带领多节车厢。
对于桥梁及建筑结构模型,有些情况下需要保证两个或多个节点在某一自由度方向上运动关系一致,此时可以使用约束方程来处理。如图4-30所示的示例是一个常用的约束方程:P5是一个离散点,将其作为主点,L3作为从边。在P5点处可以施加载荷(例如,力或者位移)和约束,在从体L3上也可以施加约束,只要不和主体发生矛盾即可。这样P5就可以带动下部块体一起运动。
如果没有划分网格,即使约束方程定义完毕也不能在图形区正常显示出来。如果定义的约束方程中包含离散点,不要忘记也要为该离散点划分网格,此时约束方程(和刚性连接)才能够正常显示出来。单击菜单Meshing→Create Mesh→Point可以为离散点划分网格。单击显示工具条的(Show Rigid Links and Constraints)图标设置是否显示约束方程和刚性连接。
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图4-30 约束方程示例
当为模型施加约束方程时,将导致模型在施加约束方程处增加了外力(或者力矩),计算支反力时也将考虑这些增加的外力影响,但这些外力是“隐身”的,核对模型力矩平衡时如果不考虑这些力,力矩将不平衡。
需要注意的是:如果某个节点是约束方程的主节点,则该节点就不能再作为其他约束方程的从节点。ADINA 8.6版《结构理论手册》第5.15节给出了这种问题间接地解决方法,请读者查阅。
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