ANSYS 中 MPC 的应用1.docx
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ANSYS 中 MPC 的应用1.docx
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ANSYS中MPC的应用1
ANSYS中MPC的应用
(1)(翻译资料)
ANSYS一般2010-11-1406:
54:
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目 录
1. 介绍
2. MPC用于SOLID-SOLID,SHELL-SHELL 的连接
3. MPC用于SOLID-SHELL的连接
4. MPC用于SHELL-SHELL的连接
5. MPC用于SOLID-BEAM和SHELL-BEAM的连接
6. MPC用于FE模型与载荷点的连接
1.介绍:
(1) 什么是MPC?
MPC的含义:
多点约束,表达式可写为:
示例:
(2) 为什么需要 MPC?
?
连接不同的网格:
– 如果几何在拓扑上是不连接的,可以分别划分网格,然后用MPC进行连接各FE模型:
(3)使用 MPC做什么?
a. 连接不同的单元类型:
– 如果在连接区域使用了不同的单元类型,由于节点自由度不同,连通性是不一致的。
使用MPC可以使FE模型的连通性一致。
b. 施加远处的载荷:
如果载荷点不在FE模型上,使用MPC可以实现载荷点与FE模型的连接:
(4) 为什么不用已有的接触算法?
a. 结果可能依赖于接触刚度:
– 现有的bonded接触算法使用了惩罚方法(penaltymethod),由于接触刚度(引起病态条件)和穿透,可能会影响结果的精度。
?
b. 即使对小变形问题也需要大量迭代才能达到满意的平衡。
– 即使是线性问题,通常也需要迭代。
?
c.在模态分析中,有时会出现虚假的自然频率。
– 这是因为使用了接触刚度。
?
d.只处理平移自由度
– -对于接触面与目标面的距离非零的情况;
– -不能处理Shell与beam装配的情况。
?
e. 只适于小应变的情况
– 因为现有的CE方法总是使用初始的节点定位;
?
f. RBE3约束单元只支持低阶单元
–
10节点四面体单元是最常使用的单元;
g.在RBE3的主节点上,不允许施加位移约束。
(5) 新的MPC方法的优点
?
a. MPC方程由软件内部创建:
– 不需要用户手工定义MPC方程,用户只需将连接视为“绑定”(bonded)接触,ANSYS将自动生成MPC。
?
b. 接触表面的节点自由度将被自动消除:
– 这可以提高求解效率。
?
c. 不需要输入接触刚度:
– 不再需要通过多次尝试来保证求解精度;
?
d. 对于小变形问题,它表现为“真线性接触”特性:
– 求解系统方程时不需要迭代;
e. 对于大变形问题,在每一步迭代时更新MPC方程。
f. 不仅可以约束平移自由度,而且可以约束转动自由度:
– 可以改善求解精度,并使solid-shell,shell-shell,solid-beam及shell-beam之间的连接更合理。
?
g. 对于接触对定义,也很容易生成内部的MPC:
– 对于了解如何定义接触的用户,也没有什么新东西。
?
h. 与MSC/Nastran(RBE3型)不同
– - 自动考虑形状函数,不需要权因子;
– - 不仅可以施加力,也可以施加位移约束。
2. 将MPC连接用于SOLID-SOLID,SHELL-SHELL
过程:
1) 将连接视为接触面,使用命令或ContactWizard来定义接触面和目标面:
2) 设置接触单元选项(keyoptions):
KEYOPT
(2)=2 激活MPC方法
KEYOPT(4)=2基于节点
KEYOPT(12)=5或6设置为“绑定(bonded)”接触
3) 执行分析
4)
注意:
如接触面和目标面的网格相似,MPC方法给出与连续网格相同的结果。
如接触面和目标面的网格相差较大,MPC方法给出的界面处的应力梯度将受到影响,网格越相近,结果越好。
以下是使用MPC时,对不同情况的计算结果精度的测试:
a. 网格相似性
b.网格一致性
c.几何穿透影响
d.几何间隙
e.应力集中的情况
f. MPC连接用于SOLID-SOLID - 静力分析
g. MPC 连接用于 SOLID-SOLID - 模态分析
h. MPC连接用于SHELL-SHELL- 静力分析
h. MPC 连接用于 SHELL-SHELL- 模态分析
i. MPC连接用于SHELL-SHELL- 边界对边界
j. MPC 连接用于接触
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