關(guān)于mpc(續(xù))

A:多點(diǎn)約束(MPC,Multi-Point Constraint)是對(duì)節(jié)點(diǎn)的一種約束,即將某節(jié)點(diǎn)的依賴自由度定義為其它若干節(jié)點(diǎn)獨(dú)立自由度的函數(shù)。例如,將節(jié)點(diǎn)1的X方向位移定義為節(jié)點(diǎn)2、節(jié)點(diǎn)3和節(jié)點(diǎn)4X方向位移的函數(shù)。
多點(diǎn)約束常用于表征一些特定的物理現(xiàn)象,比如剛性連接、鉸接、滑動(dòng)等,多點(diǎn)約束也可用于不相容單元間的載荷傳遞,是一項(xiàng)重要的有限元建模技術(shù)。但是,建立明確的、能夠正確描述各種現(xiàn)象的多點(diǎn)約束方程是非常不容易的。
對(duì)應(yīng)于不同的分析解算器和分析類型,Patran支持的多點(diǎn)約束類型是不同的。以Nastran的結(jié)構(gòu)分析為例,則共有12種類型的多點(diǎn)約束.其中Explicit:用于定義某節(jié)點(diǎn)的位移與其它若干節(jié)點(diǎn)位移的函數(shù)關(guān)系,該函數(shù)是一個(gè)一次多項(xiàng)式。

A:小弟剛學(xué)有限元,主要以MSC產(chǎn)品為主,把自己了解的關(guān)于MPC的一點(diǎn)見解寫出共享,有錯(cuò)之處還望各位大蝦指點(diǎn):
1、加載的時(shí)候用到MPC比如扭矩,初始位移等,我現(xiàn)在常用的是RBE2
2、從所了解的資料說(shuō)RBE2對(duì)常用的剛性連接就可用了。
3、有時(shí)候約束的添加必須用MPC,以期望近似模擬實(shí)際工況,常用的也是RBE2
A:“RBE1,RBE2 的主要區(qū)別是,RBE2的Independent 只需定義節(jié)點(diǎn),不必指出自由度,因?yàn)樗斯?jié)點(diǎn)的6個(gè)自由度,但RBE2的Independent 要定義節(jié)點(diǎn)自由度! ”說(shuō)的是否不妥,“但RBE2的dependent 要定義節(jié)點(diǎn)自由度!”
A:RBAR:表示剛性連接兩個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)。
屬性:
1、最大的共同點(diǎn)就是把所有的非獨(dú)立自由度固定在一個(gè)網(wǎng)格上,把所有的獨(dú)立自由度固定在其他網(wǎng)格上。
2、在網(wǎng)格間混合或者匹配非獨(dú)立的自由度,但是使用的非常少。
3、這些獨(dú)立自由度必須能夠描述剛體單元的運(yùn)動(dòng)。
使用舉例:
1、"焊接"兩個(gè)模型到一起。
2、鉸鏈接附屬零件。

RBE2:剛性連接一個(gè)節(jié)點(diǎn)和一個(gè)網(wǎng)格,個(gè)人認(rèn)為網(wǎng)格受節(jié)點(diǎn)影響。
它與RBE3 的最大區(qū)別是RBE3允許連接的被影響網(wǎng)格單元變形,RBE2則不會(huì)。
?wèi)?yīng)用舉例:
1、可以用于RBAR使用的場(chǎng)合。
2、“Spider” 或者 “wagon wheel”的連接
3、大質(zhì)量或者base-drive連接
剛性單元假定剛體運(yùn)動(dòng)自由度和所連接的自由度之間保持剛體運(yùn)動(dòng)約束,
包括:RROD,RBAR,RTRPLT,RBE1和RBE2等。
而RSPLINE 和RBE3稱為約束單元更為恰當(dāng),
因?yàn)樽杂啥戎g的關(guān)系是基于一些假象而不是基于剛體運(yùn)動(dòng)。
RSPLINE假設(shè)三次樣條插值, RBE3假設(shè)指定自由度間的加權(quán)平均。

A:MPC是為了將某點(diǎn)的位移(Um,也稱主自由度點(diǎn))用其它幾點(diǎn)(Un,也稱從自由度點(diǎn))的位移的線性組合來(lái)表示。其一般表示形式為:
AMi.UMi+ΣANj.UNj=0
其中,AMi----從自由度的比例因子
ANj----主自由度的比例因子
UMi----從自由度的位移
UNj----主自由度的位移

在nastran的BULK DATA中用如下的語(yǔ)法來(lái)定義MPC:
MPC SID G1 C1 A1 G2 C2 A2
G3 C3 A3 etc...
SID---序列號(hào)
Gj----網(wǎng)格點(diǎn)或標(biāo)量點(diǎn)的序號(hào)
Cj----集合序號(hào)(1到6的任意整數(shù)來(lái)表示網(wǎng)格點(diǎn),空或0表示標(biāo)量點(diǎn))
Aj----系數(shù)(A1不能為0)

MPC提供了一種剛性建模和建立剛性約束的方法,在Nastran中共有9種剛性單元(R-element),分別如下:
RROD----1個(gè)自由度,在延伸方向是剛性的;
RBAR----剛性桿,不同于RROD的是在桿的端點(diǎn)有6個(gè)自由度;
RJOINT----剛性鉸,鉸的每個(gè)端點(diǎn)有6個(gè)自由度;
RTRPLT----剛性三角形平板,每個(gè)頂點(diǎn)具有6個(gè)自由度;
RBE2----用于一個(gè)剛性體連接到任意數(shù)目的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上,其主自由度是某個(gè)節(jié)點(diǎn)的6個(gè)方向的運(yùn)動(dòng);
RBE1----同樣是用于將剛性體連接到任意數(shù)目的節(jié)點(diǎn)上,其主自由度和從自由度可由用戶任意選取;
RBE3----用于定義某個(gè)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是其他節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的加權(quán)平均;
RSPLINE----其系數(shù)(即AMi)是由連接到參考節(jié)點(diǎn)上的梁?jiǎn)卧男甭蚀_定的,這種R-element一般用于改變mesh的大小;
RSSCON----在shell和Solid單元之間加約束;
MPC----用戶選擇的節(jié)點(diǎn)自由度線性組合,系數(shù)由用戶輸入。

RJOINT:
RJOINT的語(yǔ)法如下:
RJOINT EID GA GB CB
其中,EID為element ID;
GA為主節(jié)點(diǎn)(所有6個(gè)自由度也是主自由度);
GB為從節(jié)點(diǎn)(即其自由度由其他節(jié)點(diǎn)自由度確定);
節(jié)點(diǎn)GA和GB之間的長(zhǎng)度必須為0。如果CB=123456或者為空,則節(jié)點(diǎn)GB將隨著網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)GA一起移動(dòng)。如果CB上所有的自由度都被釋放,則RJOINT成為一個(gè)機(jī)械鉸(兩個(gè)物體在某點(diǎn)鉸接,兩個(gè)物體可以互相繞著局部坐標(biāo)系的某一個(gè)軸,兩個(gè)或三個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng))

例如:
鉸鏈----CB=12356,CB=12346或者CB=12345;
平面鉸----CB=1234,1235 or 1236;
球鉸----CB=123;
移動(dòng)副----CB=23456,13456 or 12456;
圓柱副----CB=2356,1346 or 1245。


A:Surface”類:與其它所有的多點(diǎn)約束類型創(chuàng)建界面都很類似,每個(gè)面板上都有【Define Terms】按鈕,單擊它,可打開不同的【Define Terms】面板,用于不同多點(diǎn)約束的定義,該【Define Terms】面板用于將一個(gè)節(jié)點(diǎn)某方向上的位移定義為若干個(gè)節(jié)點(diǎn)位移的一次多項(xiàng)式函數(shù)。
有“Dependent Terms”、“Independent Terms”項(xiàng)、“Coefficient”項(xiàng)、“Node List”項(xiàng)、“DOFs”項(xiàng)和四個(gè)操作項(xiàng)(“Create Dependent”、“Create Independent”、“Modify”和“Delete”),自由度項(xiàng)“DOFs”有六個(gè)選項(xiàng):“UX”、“UY”、“UZ”、“RX”、“RY”和“RZ”,分別表示節(jié)點(diǎn)的六個(gè)位移自由度。使用時(shí),一般先選定“Create Dependent”項(xiàng),輸入一個(gè)節(jié)點(diǎn)及其某個(gè)方向的位移自由度,表示要建立該節(jié)點(diǎn)該方向上位移的函數(shù),所選定的節(jié)點(diǎn)和位移方向會(huì)顯示在“Dependent Terms”項(xiàng)中;接著,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)選定“Create Independent”項(xiàng),即輸入一些節(jié)點(diǎn)的位移作為函數(shù)的變量,在“Coefficient”項(xiàng)中輸入位移變量的系數(shù),在“Node List”項(xiàng)中輸入作為變量的節(jié)點(diǎn),在“DOFs”中選擇位移自由度,單擊APPLY,則函數(shù)的一個(gè)變量定義完成。這時(shí),在“Independent Terms”項(xiàng)中可以看到。有幾個(gè)變量,就重復(fù)操作幾次,直到所有作為變量的節(jié)點(diǎn)位移都輸入。如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)輸入有誤,可用“Modify”和“Delete”項(xiàng)修改和刪除。當(dāng)所有的輸入都完成之后,單擊APPLY,就完成了一個(gè)多點(diǎn)約束的建立,屏幕上將以一個(gè)紫紅色的小圓和若干條連接依賴節(jié)點(diǎn)和獨(dú)立節(jié)點(diǎn)的線段表示出來(lái)。

A:RBE3主要是用來(lái)分配質(zhì)量和載荷的,如集中力或集中質(zhì)量

A:呵呵,這里有一個(gè),不知道算不算哦:
Cyclic Symmetry:在兩個(gè)不同的區(qū)域之間,建立一組柱面對(duì)稱的多點(diǎn)約束邊界條件(軸對(duì)稱的多點(diǎn)約束邊界條件)。
從patran的相應(yīng)界面中可見,需要選擇一個(gè)柱坐標(biāo)系,該坐標(biāo)系的Z軸作為對(duì)稱軸,在“Dependent Region”和"Independent Region"文本框中,輸入依賴節(jié)點(diǎn)和獨(dú)立節(jié)點(diǎn),依賴節(jié)點(diǎn)和獨(dú)立節(jié)點(diǎn)必須成對(duì)出現(xiàn),而且,各節(jié)點(diǎn)對(duì)的角度差應(yīng)該相等。

A:explicit的形式為:
U0 = C1U1 + C2U2 + C3U3 + ... + CnUn + C0
U0為非獨(dú)立自由度(the dependent degree-of-freedom),Ui為獨(dú)立自由度(the independent degree-of-freedom),Ci是常數(shù),C0是獨(dú)立的常數(shù)項(xiàng).
例如:
UX(Node 4) = 0.5*UX(Node 5) - 0.5*UY(Node 10) + 1.0 意為 結(jié)點(diǎn)4 X方向的位移等于結(jié)點(diǎn)5X方向的位移的0.5倍減去結(jié)點(diǎn)10Y方向的位移的0.5倍再加上1.0

MPC可以用來(lái)定義一些不方便用有限元元素描述的物理現(xiàn)象,例如剛性桿、運(yùn)動(dòng)付等,MPC也允許在不兼容的網(wǎng)格之間傳遞載荷。

但是通常情況下,定義一個(gè)可以很準(zhǔn)確的描述實(shí)際物理現(xiàn)象的explicit方程是很難的。

RSSCON SURF-Vol
在線性二維板單元的一個(gè)非獨(dú)立結(jié)點(diǎn)和線性三維實(shí)體單元的兩個(gè)獨(dú)立結(jié)點(diǎn)之間建立MPC,把板單元連接到實(shí)體單元上。可以指定一個(gè)非獨(dú)立項(xiàng)和兩個(gè)獨(dú)立項(xiàng),每一項(xiàng)包括一個(gè)單獨(dú)結(jié)點(diǎn)。

A:RROD,RBAR,RTRPLT,RBE1,RBE2 是剛性單元,所定義的Dependent自由度和
I(yíng)ndependent 自由度之間保持剛體運(yùn)動(dòng)約束。 RBE3是柔性單元,指定的Dependent自由度是Independent 自由度的加權(quán)平均。
RBE1,RBE2 的主要區(qū)別是,RBE2的Independent 只需定義節(jié)點(diǎn),不必指出自由度,因?yàn)樗斯?jié)點(diǎn)的6個(gè)自由度,但RBE2的Independent 要定義節(jié)點(diǎn)自由度!
另外, RBE3的Independent自由度最好不要有旋轉(zhuǎn)自由度!
A:還有一個(gè):
Sliding Surface :在兩個(gè)相一致的區(qū)域的節(jié)點(diǎn)之間,定義一個(gè)滑動(dòng)曲面。對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)間的移動(dòng)自由度(即垂直于該曲面方向)被約束,但其他方向上保持自由。

Rigid(Fixed):固定的多點(diǎn)約束。其將若干個(gè)依賴節(jié)點(diǎn)與某個(gè)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)相互固定,從而使依賴節(jié)點(diǎn)的所有自由度與獨(dú)立節(jié)點(diǎn)保持一致,包括位移也保持一致。這種多點(diǎn)約束在用曲面模擬板狀實(shí)體時(shí),可以連接不同的平面,從而可以使不同的曲面連接起來(lái)。


Explicit:用于定義某節(jié)點(diǎn)的位移與其他若干節(jié)點(diǎn)的位移的函數(shù)關(guān)系,該函數(shù)是一個(gè)一次多項(xiàng)式。在patran對(duì)應(yīng)的界面中(element:create:MPC:Explicit),可以明確看到其對(duì)應(yīng)的分析解算器是“MSC.Natran”,而分析類型是“Structural” 。除了“Cyclic Symmetry” 和“ Sliding Surface”,其他所有的多點(diǎn)約束類型的創(chuàng)建界面都很類似,每個(gè)面板上都有“Define Terms...”按鈕,單擊可以 打開不通的〔Define Terms〕面板,用于不同多點(diǎn)約束的定義 ,“Explicit”對(duì)應(yīng)的〔Define Terms〕面板用于將一個(gè)節(jié)點(diǎn)某方向上的位移定義為若干個(gè)節(jié)點(diǎn)位移的一次多項(xiàng)式函數(shù)。
從對(duì)應(yīng)的〔Define Terms〕面板可見,有“Dependent Terms”,“Independent Terms”項(xiàng),“Coefficient”項(xiàng),“Node List”項(xiàng),“DOFs”項(xiàng)和4個(gè)操作項(xiàng)(Create Dependent,Create Independent,Modify和Delete),自由度項(xiàng)“DOFs”有6個(gè)選項(xiàng):UX,UY,UZ,RX,RY和RZ,分別表示節(jié)點(diǎn)的6個(gè)位移自由度。使用時(shí),一般先選定“Create Dependent”項(xiàng),輸入一個(gè)節(jié)點(diǎn)及其某個(gè)方向的位移自由度,表示要建立該節(jié)點(diǎn)該方向上位移的函數(shù),所選定的節(jié)點(diǎn)和位移方向會(huì)顯示在“Dependent Terms”項(xiàng)中;接著,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)選定“Create Independent”項(xiàng),即輸入一些節(jié)點(diǎn)的位移作為函數(shù)的變量,在“Coefficient”項(xiàng)中輸入位移變量的系數(shù),在“Node List”項(xiàng)中輸入作為變量的節(jié)點(diǎn),在“DOFs”中選擇位移自由度,單擊“Apply ”按鈕,則函數(shù)的一個(gè)變量定義完成。這時(shí),在“Indenpendent Terms”項(xiàng)中可以看到有及格變量,就重復(fù)操作幾次,知道所有作為變量的 節(jié)點(diǎn)位移都輸入。如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)輸入有誤,可用“Modify”和“Delete”項(xiàng)修改和刪除。當(dāng)所有的輸入都完成之后,單擊“Apply ”按鈕,就完成了一個(gè)多點(diǎn)約束的建立,屏幕上將以一個(gè)紫紅色的小圓和若干條連接依賴節(jié)點(diǎn)和獨(dú)立節(jié)點(diǎn)的線段表示出來(lái)。
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