以四個案例來吹ANSYS多點約束(MPC)的強大


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MPC方法是指利用接觸單元和技術,由ANSYS根據接觸運動自動建立約束方程。

  • 采用MPC方法可以定義各種裝配接觸和運動約束。

  • 采用MPC方法可以實現不連續且自由度不協調的網格之間的連接、不同單元類型之間的連接等目的。比如說:實體-實體裝配;殼-殼裝配;殼-實體裝配;梁-實體裝配;梁殼裝配

筆者在日常在做一些有限元分析的時候,經常會碰到由于面和面或者體和體之間的連接面不一致而導致不能用映射網格,若非要映射網格則需要大量的切分工作,但切分之后線和線的網格數量是要匹配的,因此對于網格疏密不同的連接地方很不好處理。比如對下圖一個模型進行網格劃分。(當然這里要求六面體網格)
以四個案例來吹ANSYS多點約束(MPC)的強大的圖1

MPC具體用法流程其實很簡單,但其功能強大,至于使用流程僅簡單介紹:(1)定義裝配邊界為接觸單元和目標單元,設置單元的KEYOPT來指定采用MPC的接觸算法,也是通過KEYOPT來指定具體的裝配類型,最常見的就是綁定接觸約束。有需要讀者可以在公眾號后臺私信郵箱獲取案例命令流進行學習交流。

這里重點給出四個案例來詳細說明一下MPC方法的使用和優點:



案例一:不同單元與網格之間的裝配

以四個案例來吹ANSYS多點約束(MPC)的強大的圖2

案例二:網格疏密不同的變截面懸臂梁

以四個案例來吹ANSYS多點約束(MPC)的強大的圖3

案例三:帶懸臂板的曲殼

以四個案例來吹ANSYS多點約束(MPC)的強大的圖4

案例四:殼與實體單元裝配

以四個案例來吹ANSYS多點約束(MPC)的強大的圖5

案例一:在復雜的模型中,經常根據需要采用不同階單元且網格疏密也不同,以便采用較小的求解花費而獲得滿意的結果。雖然將幾何切分,采用不同的單元類型和網格尺寸來控制,也可以達到目的,但采用MPC方法會更加方便。

以四個案例來吹ANSYS多點約束(MPC)的強大的圖6

如圖網格疏密的劃分,注意MPC裝配邊界重合但不共線,在邊界處采用綁定的MPC約束。筆者將采用MPC方法的模型和僅用PLANE82單元劃分的結果進行了對比,MPC方法的應力云圖在裝配邊界上稍微不連續,但最大應力幾乎無差別。

案例二:網格疏密不同的變截面的懸臂梁,單元類型和網格疏密不同,計算結果與采用一種單元的結果幾乎無差別。

以四個案例來吹ANSYS多點約束(MPC)的強大的圖7

案例三:在曲殼上焊接平板,曲殼上下邊固定,平板上施加均布載荷,平板處和曲殼處采用MPC連接。與全部采用SHELL181單元常規結果分析,位移結果誤差很小,應力結果相差較大,但基本在5%內,這一是由于MPC方法在裝配線處的應力結果誤差本身較大,二是因為這種復雜曲殼結果本身就不能準確計算處應力值。

以四個案例來吹ANSYS多點約束(MPC)的強大的圖8

案例四:懸臂圓柱體的遠距離加載,所謂的遠距離加載,就是不在有限元模型上直接加載,而是通過與有限元模型很遠的導向節點施加荷載,如下圖示。

以四個案例來吹ANSYS多點約束(MPC)的強大的圖9

全文結束,感謝閱讀。

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