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ANSYS 中 MPC 的应用 (1) (翻译资料)  

2010-11-14 06:54:08|  分类: ANSYS 一般 |  标签: |举报 |字号 订阅

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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 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:
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     示例:
          ANSYS 中 MPC 的应用 (1)  (翻译资料) - htbbzzg - htbbzzg的博客
 
    (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:
          ANSYS 中 MPC 的应用 (1)  (翻译资料) - htbbzzg - htbbzzg的博客

   (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。
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    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:
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    (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 (penalty method),由于接触刚度 (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 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 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.  MSC/Nastran (RBE3 ) 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.  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 Contact Wizard 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 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
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               b. 网格一致性
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               c. 几何穿透影响
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               d. 几何间隙
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               e. 应力集中的情况
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               f. MPC 连接用于 SOLID-SOLID - 静力分析
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               g. MPC 连接用于 SOLID-SOLID - 模态分析
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               h. MPC 连接用于 SHELL-SHELL - 静力分析
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               h. MPC 连接用于 SHELL-SHELL - 模态分析
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               i. MPC 连接用于 SHELL-SHELL - 边界对边界
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               j. MPC 连接用于接触
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