搜索ANSYS 中 MPC 的應用 (1) (翻譯資料)
2017-03-02 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
目 錄
1. 介紹
2.MPC用于SOLID-SOLID, SHELL-SHELL的連接
3.MPC用于SOLID-SHELL的連接
4. MPC用于SHELL-SHELL的連接
5. MPC用于SOLID-BEAM和SHELL-BEAM的連接
6. MPC用于FE模型與載荷點的連接
1.介紹:
(1)什么是MPC?
MPC的含義:多點約束,表達式可寫為:
(2)為什么需要MPC?
?連接不同的網格:
–如果幾何在拓撲上是不連接的,可以分別劃分網格,然后用MPC進行連接各FE模型:
(3) 使用MPC 做什么?
a.連接不同的單元類型:
–如果在連接區域使用了不同的單元類型,由于節點自由度不同,連通性是不一致的。使用MPC可以使FE模型的連通性一致。
b.施加遠處的載荷:
如果載荷點不在FE模型上,使用MPC可以實現載荷點與FE模型的連接:
a.結果可能依賴于接觸剛度:
–現有的bonded接觸算法使用了懲罰方法(penalty method),由于接觸剛度(引起病態條件)和穿透,可能會影響結果的精度。
?b. 即使對小變形問題也需要大量迭代才能達到滿意的平衡。
–即使是線性問題,通常也需要迭代。
?c. 在模態分析中,有時會出現虛假的自然頻率。
–這是因為使用了接觸剛度。
?d. 只處理平移自由度
–- 對于接觸面與目標面的距離非零的情況;
–- 不能處理Shell與beam裝配的情況。
?e.只適于小應變的情況
–因為現有的CE方法總是使用初始的節點定位;
?f.RBE3約束單元只支持低階單元
–
10節點四面體單元是最常使用的單元;
g. 在RBE3的主節點上,不允許施加位移約束。
(5) 新的MPC方法的優點
?a.MPC方程由軟件內部創建:
–不需要用戶手工定義MPC方程,用戶只需將連接視為“綁定”(bonded)接觸,ANSYS將自動生成MPC。
?b.接觸表面的節點自由度將被自動消除:
–這可以提高求解效率。
?c. 不需要輸入接觸剛度:
–不再需要通過多次嘗試來保證求解精度;
?d.對于小變形問題,它表現為“真線性接觸”特性:
–求解系統方程時不需要迭代;
e. 對于大變形問題,在每一步迭代時更新MPC方程。
f. 不僅可以約束平移自由度,而且可以約束轉動自由度:
–可以改善求解精度,并使solid-shell, shell-shell, solid-beam及shell-beam之間的連接更合理。
?g.對于接觸對定義,也很容易生成內部的MPC:
–對于了解如何定義接觸的用戶,也沒有什么新東西。
?h.與MSC/Nastran (RBE3型)不同
–- 自動考慮形狀函數,不需要權因子;
–- 不僅可以施加力,也可以施加位移約束。
2.將MPC連接用于SOLID-SOLID, SHELL-SHELL
過程:
1)將連接視為接觸面,使用命令或Contact Wizard來定義接觸面和目標面:
2)設置接觸單元選項(keyoptions):
KEYOPT(2)=2激活MPC方法
KEYOPT(4)=2基于節點
KEYOPT(12)=5或6設置為“綁定(bonded)”接觸
3)執行分析
4)
注意:
如接觸面和目標面的網格相似,MPC方法給出與連續網格相同的結果。
如接觸面和目標面的網格相差較大,MPC方法給出的界面處的應力梯度將受到影響,網格越相近,結果越好。
以下是使用 MPC 時,對不同情況的計算結果精度的測試:
a. 網格相似性
b. 網格一致性
c. 幾何穿透影響
d. 幾何間隙
e. 應力集中的情況
f.MPC連接用于SOLID-SOLID-靜力分析
g.MPC連接用于SOLID-SOLID-模態分析
h.MPC連接用于SHELL-SHELL -靜力分析
h.MPC連接用于SHELL-SHELL - 模態分析
i. MPC連接用于SHELL-SHELL -邊界對邊界
3.將MPC連接用于SOLID-SHELL
b. 虛擬殼體 SHSD - KEYOPT(5) = 1
示例:
4.將MPC連接用于SHELL-SHELL
實體網格與殼體網格不需要對齊。
A. 過程:
1) 將連接處理為接觸,對實體使用Target170,對殼體使用Contact175。
2)設置接觸單元Contact175選項(keyoptions):
KEYOPT(2)=2激活MPC方法
KEYOPT(12)=5或6設置為綁定接觸
3)設置目標單元Target170選項:
KEYOPT(5)=0自動約束類型探測(default)
KEYOPT(5)=1實體-實體約束(沒有旋轉自由度被約束)
KEYOPT(5)=2殼體-殼體約束(同時約束平移和旋轉自由度)
KEYOPT(5)=3殼體-實體約束(殼體邊界同時約束平移和旋轉自由度;實體表面上只約束平移)
4)執行分析
B. 計算精度:
以下是將 MPC 連接用于 SOLID - SHELL 連接時的一些精度測試結果:
a. 不同網格的連接:
b. 虛擬殼體 SHSD - KEYOPT(5) = 1
c. 虛擬殼體 SHSD - KEYOPT(5) = 2
d. 不使用虛擬殼體 SHSD - KEYOPT(5) = 3
e. 總結
4.將MPC連接用于SHELL-SHELL
a.兩種消除接觸面與目標面間隙的方法:
1)如果接觸面法線與目標面相交,可以使用PSOLVE命令延伸接觸面
| GUI 菜單: Main Menu > Solution > Solve > Partial Solu |
2)如果接觸面法線與目標面不相交,可以使用KEYOPT(5)=4,仍像接觸節點和目標段在pinball范圍內部一樣創建約束方程。
5. MPC約束用于SOLID-BEAM和SHELL-BEAM
過程:
1)1)將實體表面和/或殼體邊界作為接觸面,將梁節點作為目標的pilot節點,不需要添加目標面。
2)2)設置接觸單元選項:
KEYOPT(2) = 2激活MPC方法
KEYOPT(12) = 5或6設置為綁定接觸
KEYOPT(4) = 1力-分布表面
KEYOPT(4) = 2剛性約束表面
3)執行分析
示例 1:實體結果與實體-梁連接結果的比較,下面右圖中間分為實體和梁兩段,用 MPC 連接到一起:
1. 剛性約束表面工況
示例 3:實體結果與殼體-梁連接結果的比較,下面右圖中間分為殼體和梁兩段,用 MPC 連接到一起:
工況 1: 剛性約束面
6.用MPC連接FE模型和加載點
過程:
1)1) 將FE表面和/或邊界作為接觸面,加載節點作為目標pilot節點,不需要添加目標面。
2)2) 設置接觸單元選項:
KEYOPT(2)=2激活MPC方法
KEYOPT(12)=5 or 6設置為綁定接觸
KEYOPT(4)=1力–分布表面
KEYOPT(4)=2剛性約束表面
3)執行分析
示例:
工況 1:剛性約束表面
MPC應用
開放分享：優質有限元技術文章,助你自學成才
相關標簽搜索：ANSYS 中 MPC 的應用 (1) (翻譯資料) Ansys有限元培訓 Ansys workbench培訓 ansys視頻教程 ansys workbench教程 ansys APDL經典教程 ansys資料下載 ansys技術咨詢 ansys基礎知識 ansys代做 Fluent、CFX流體分析 HFSS電磁分析 Abaqus培訓
編輯
