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MPC184單元詳解（1）

1.銷軸模型

MPC184單元描述

MPC184包括使用拉格朗日乘子法實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)約束的一類常用的多點(diǎn)約束單元。這些單元可以簡單地分為“約束單元”或“連接單元”。 用戶可以在一些需要施加運(yùn)動(dòng)約束的場合中使用這些單元。這些約束可以簡單到鉸鏈上的具有相同的位移值，也可以復(fù)雜到包括模型的剛性部分，或者在柔性體之間以某一特定方式傳遞運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)約束。例如，結(jié)構(gòu)中可能包含一些剛性部件或者通過轉(zhuǎn)動(dòng)或滑塊約束連接在一起的運(yùn)動(dòng)部件。結(jié)構(gòu)的剛性部分可以使用MPC184的剛性桿或剛性梁單元來模擬，運(yùn)動(dòng)部分可以使用MPC184的滑塊，球鉸，銷軸和萬向聯(lián)軸器單元模擬。因?yàn)檫@些單元使用拉格朗日乘子法實(shí)現(xiàn)，ANSYS能夠輸出約束反力和力矩。

約束單元

如果沒有其它說明，使用這些單元時(shí)，三維單元選項(xiàng)(KEYOPT(2) = 0)為默認(rèn)值。

銷軸鏈接

設(shè)置KEYOPT(1) = 6定義二節(jié)點(diǎn)銷軸鏈接。銷軸單元的二個(gè)節(jié)點(diǎn)必須有相同的空間坐標(biāo)。

MPC184銷軸鏈接單元只有一個(gè)基本自由度－繞著軸或銷相對(duì)旋轉(zhuǎn)。單元能夠包括控制特性，如未約束自由度上的擋塊，鎖定器。旋轉(zhuǎn)邊界條件也可以施加到相對(duì)運(yùn)動(dòng)分量上。另外，相對(duì)旋轉(zhuǎn)方向可以施加線性剛度和阻尼特性。

ANSYS單元庫中另一種旋轉(zhuǎn)鏈接單元是COMBIN7。COMBIN7單元允許用戶控制連接柔度，摩擦，阻尼和其它控制特性。局部坐標(biāo)系固定在鏈接上，并與之一起運(yùn)動(dòng)，所以，該單元可以應(yīng)用于大變形分析中，(更多詳細(xì)內(nèi)容參見COMBIN7 - 銷軸鏈接單元)。

MPC184銷軸鏈接單元的節(jié)點(diǎn)上施加了運(yùn)動(dòng)約束確保節(jié)點(diǎn)有相同的位移，另外，只有一個(gè)相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度未被約束，另外二個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)被固定。

 

銷軸

圖184.6: "MPC184銷軸單元幾何" 顯示單元的幾何和節(jié)點(diǎn)位置。二個(gè)節(jié)點(diǎn)I和J定義一個(gè)單元。二個(gè)節(jié)點(diǎn)在初始位置假定具有相同的空間位置。

圖184.6  MPC184銷軸單元幾何

必須在單元的第一個(gè)節(jié)點(diǎn)I上指定一個(gè)局部坐標(biāo)系，可以在節(jié)點(diǎn)J上指定另一個(gè)局部坐標(biāo)系。如果沒有在節(jié)點(diǎn)J上指定局部坐標(biāo)系，它的坐標(biāo)系假定與節(jié)點(diǎn)I的相同。局部坐標(biāo)的1方向通常指定沿著節(jié)點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)軸線上，局部坐標(biāo)的2和3方向指定不是很嚴(yán)格。但是在變形過程中，它們將用來決定二個(gè)節(jié)點(diǎn)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。局部坐標(biāo)的方向符合圖184.6: "MPC184銷軸單元幾何"中定義的慣例。局部坐標(biāo)系隨著相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)一起旋轉(zhuǎn)(如果可能)。使用命令SECJOINT定義局部坐標(biāo)系的標(biāo)識(shí)。

施加在銷軸鏈接單元的約束很容易由附著在節(jié)點(diǎn)I和J上的二個(gè)坐標(biāo)系(笛卡爾)描述。(見圖184.6: "MPC184銷軸單元幾何")。

在任何時(shí)刻，施加在銷軸單元上的約束如下(圖184.6: "MPC184銷軸單元幾何"):

位移約束:

u^I = u^J

其中，u^I 是節(jié)點(diǎn)I的位移矢量，u^J是節(jié)點(diǎn)J的位移矢量。

轉(zhuǎn)動(dòng)約束:

該單元目前不支持生死選項(xiàng)。

MPC184銷軸單元輸入數(shù)據(jù)概述總結(jié)了單元輸入。MPC184銷軸單元輸出數(shù)據(jù)提供單元輸出的總體描述。

輸出定義