ANSYS中MPC的应用

ANSYS 中 MPC 的应用 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 (penalty method)，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” (bo n ded) 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...