abaqus的mpc約束的案例
ABAQUS-MPC各種約束搞清楚了嗎？
很多時(shí)候，在處理復(fù)雜裝配體的時(shí)候，我們都用到MPC和Coupling。那么這么多種約束各適用于什么情況，對(duì)于承載又有什么區(qū)別呢？今天就用一個(gè)shell單元的簡(jiǎn)單案列和大家一起探討一下。
圖1 三維模型
如圖一的T形連接件，通常實(shí)際工程結(jié)構(gòu)是焊接件，但在有限元分析中，我們?nèi)绾翁幚磉@種連接呢？通常我們會(huì)用共節(jié)點(diǎn)來(lái)處理，共節(jié)點(diǎn)把兩部分當(dāng)成一個(gè)部件，可以考慮連接處的變形。但也有時(shí)候，要實(shí)現(xiàn)共節(jié)點(diǎn)，需要較長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行前處理，因此考慮用MPC來(lái)進(jìn)行連接。今天對(duì)于這個(gè)薄壁件（壁厚1mm），我建立6個(gè)模型分別是：1 共節(jié)點(diǎn)2kinematic coupling 3MPC BEAM 4MPC Link 5 MPC Tie 6 MPC Pin ，分別用7種方式處理這個(gè)連接，每個(gè)模型建立三個(gè)分析步，第一個(gè)分析步施加拉伸載荷，第二個(gè)分析步施加豎向載荷產(chǎn)生彎矩，第三個(gè)分析步施加扭轉(zhuǎn)載荷，如圖二所示。
圖2 三種載荷工況
結(jié)果分析
求解過(guò)程中，使用MPC-Pin和MPC-Link的兩個(gè)模型算到第二步（彎曲載荷）時(shí)第一個(gè)增量步不收斂，其余模型順利計(jì)算完成。究其原因，我們知道桿單元是不能承受彎曲載荷的，這里的Link便是將兩節(jié)點(diǎn)使用剛性桿單元連起來(lái)，而Pin是將兩節(jié)點(diǎn)的三個(gè)平移自由度綁定到一起，也不能承受彎曲載荷。同樣扭矩載荷也是不收斂的。
展開(kāi) 桁架單元與實(shí)體單元MPC約束
各位大佬好，我建了一個(gè)模型，拉索牽引水管的模型，拉索建立的桁架單元，水管建立的實(shí)體單元，兩者通過(guò)MPC的PIN約束，控制點(diǎn)選取桁架單元端點(diǎn)，從節(jié)點(diǎn)選擇水管的一端上端面。提交作業(yè)時(shí)，報(bào)錯(cuò)顯示桁架單元已經(jīng)被其他方程消除了 MPC，剛體，運(yùn)動(dòng)耦合約束。
所以我想請(qǐng)教一下大神們，那我要在實(shí)體和桁架單元間 施加pPIN約束要怎么做？？？
DAT文件報(bào)錯(cuò)如下：
***ERROR: DEGREE OF FREEDOM 2 DOES NOT EXIST FOR NODE 7720 INSTANCE
LASUOFENXI-1-1. IT HAS ALREADY BEEN ELIMINATED BY ANOTHER EQUATION,
MPC, RIGID BODY, KINEMATIC COUPLING CONSTRAINT, TIE CONSTRAINT OR
EMBEDDED ELEMENT CONSTRAINT. THE REQUIRED MPC (TYPE PIN) CANNOT BE
FORMED.
***ERROR: DEGREE OF FREEDOM 3 DOES NOT EXIST FOR NODE 7720 INSTANCE
LASUOFENXI-1-1.
展開(kāi) 有關(guān)MPC約束的資料
此為MPC約束的有關(guān)資料，希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助
RBEs and MPCs in MSC.Nastran2.part1.rar
RBEs and MPCs in MSC.Nastran2.part2.rar
RBEs and MPCs in MSC.Nastran2.part3.rar
RBEs and MPCs in MSC.Nastran2.part4.rar
CAE黑話：自由度(DOF)/多點(diǎn)約束(MPC)/剛體位移
?? CAE黑話科普：DOF、MPC與剛體位移 (工程師實(shí)戰(zhàn)篇)
CAE新人常聽(tīng)到的這三個(gè)詞，是理解有限元分析（FEA）約束的核心。
1??
自由度
(
Degree of Freedom
,
DOF
) 節(jié)點(diǎn)能運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立方向。3D結(jié)構(gòu)中，一個(gè)節(jié)點(diǎn)通常有6個(gè)自由度：3個(gè)平動(dòng) (UX, UY, UZ) 和 3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng) (ROTX, ROTY, ROTZ)。約束 (Boundary Condition) 的本質(zhì)就是限制某些節(jié)點(diǎn)的DOF。DOF過(guò)少導(dǎo)致欠約束，計(jì)算報(bào)“奇異”；DOF過(guò)多導(dǎo)致過(guò)約束，結(jié)果失真。
2??
剛體
位移 (
Rigid Body
Motion, RBM) 模型在不受應(yīng)變的情況下發(fā)生的整體位移。如果在全模型上未施加足夠的位移約束，導(dǎo)致某個(gè)方向的剛體位移未被“鎖住”，求解器就會(huì)報(bào)錯(cuò)。比如：一根沒(méi)有固定點(diǎn)的梁，無(wú)論給多大的載荷，它都會(huì)發(fā)生無(wú)窮大的剛體位移，導(dǎo)致計(jì)算不收斂。
3?? 多點(diǎn)約束 (Multi-Point Constraint,
MPC
) 一種通過(guò)數(shù)學(xué)方程定義節(jié)點(diǎn)之間運(yùn)動(dòng)關(guān)系的約束。它不同于直接給節(jié)點(diǎn)設(shè)為0的簡(jiǎn)單約束。
剛性連接 (Rigid Body/RBE2): 一個(gè)從節(jié)點(diǎn)的所有DOF都完全跟隨一個(gè)主節(jié)點(diǎn)。
柔性連接 (Interpolation/RBE3): 將力或力矩分配到多個(gè)從節(jié)點(diǎn)上，不引入剛度，僅傳遞運(yùn)動(dòng)。
常用場(chǎng)景: 螺栓連接、軸承支承、實(shí)體-殼網(wǎng)格過(guò)渡、多體裝配。
??技術(shù)鄰-大奎原創(chuàng)，禁止搬運(yùn)
展開(kāi) 
Patran中MPC（多點(diǎn)約束）應(yīng)用
Patran中MPC（多點(diǎn)約束）應(yīng)用
A:
先拋磚引玉了。
MPC(Multi-point constraints)即多點(diǎn)約束，在有限元計(jì)算中應(yīng)用很廣泛，它允許在計(jì)算模型不同的自由度之間強(qiáng)加約束。在不同的求解器模版下可以在patran中定義不同的MPC，比較常用的有rbe2,rbe3,explicit,rbar,rrod等，具體的使用根據(jù)計(jì)算模型來(lái)定。MPC通用類型explicit（顯式）MPC可以在一個(gè)從(dependent)自由度和一個(gè)或者多個(gè)主(independent)自由度之間創(chuàng)立，具體方程如下所示：
U0 = C1U1 + C2U2 + C3U3 + ... + CnUn + C0
式中U0為從自由度，Ui為主自由度，C0為常數(shù)項(xiàng)，舉例說(shuō)明，
UX(Node 4) = 0.5*UX(Node 5) - 0.5*UY(Node 10) + 1.0
A:我也來(lái)談?wù)劇?em>MPC主要使用在以下幾個(gè)方面：
1。描述非常剛硬的結(jié)構(gòu)單元。假定結(jié)構(gòu)模型中包括一個(gè)或多個(gè)比其他元件硬得多的元件，如汽車模型中的發(fā)動(dòng)機(jī)，這時(shí)候剛硬元件可以傳遞載荷，但它的變形要小的多，和柔軟元件比，它是“剛性”的。如果用大剛度的彈性單元模擬剛硬單元，會(huì)造成病態(tài)解，原因是，剛度矩陣中對(duì)角系數(shù)差別太大，引起矩陣病態(tài)。研究指出，應(yīng)該用適當(dāng)?shù)?em>約束方程來(lái)代替剛硬的彈性單元，以創(chuàng)建更為合理的有限元模型。
2.在不同類型的單元間傳遞載荷。如果有限元模型中，包含三維實(shí)體單元和殼體單元。模型看來(lái)成功，沒(méi)異常。但是求解在矩陣分解時(shí)失敗了，因?yàn)榭s減剛度矩陣是奇異的。原因是模型中包含了一個(gè)“機(jī)構(gòu)”。無(wú)法將殼體單元上的力偶傳遞到實(shí)體單元上，因?yàn)閷?shí)體單元沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。為了消除這種奇異性，必須建立一種連接，作用是在實(shí)體中建立一個(gè)耦合，以承受殼體力偶。
3。任意方向的約束。
展開(kāi) 以四個(gè)案例來(lái)吹A(chǔ)NSYS多點(diǎn)約束(MPC)的強(qiáng)大
MPC方法是指利用接觸單元和技術(shù)，由ANSYS根據(jù)接觸運(yùn)動(dòng)自動(dòng)建立約束方程。
采用MPC方法可以定義各種裝配接觸和運(yùn)動(dòng)約束。
采用MPC方法可以實(shí)現(xiàn)不連續(xù)且自由度不協(xié)調(diào)的網(wǎng)格之間的連接、不同單元類型之間的連接等目的。比如說(shuō)：實(shí)體-實(shí)體裝配；殼-殼裝配；殼-實(shí)體裝配；梁-實(shí)體裝配；梁殼裝配
筆者在日常在做一些有限元分析的時(shí)候，經(jīng)常會(huì)碰到由于面和面或者體和體之間的連接面不一致而導(dǎo)致不能用映射網(wǎng)格，若非要映射網(wǎng)格則需要大量的切分工作，但切分之后線和線的網(wǎng)格數(shù)量是要匹配的，因此對(duì)于網(wǎng)格疏密不同的連接地方很不好處理。比如對(duì)下圖一個(gè)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。(當(dāng)然這里要求六面體網(wǎng)格）
MPC具體用法流程其實(shí)很簡(jiǎn)單，但其功能強(qiáng)大，至于使用流程僅簡(jiǎn)單介紹：（1）定義裝配邊界為接觸單元和目標(biāo)單元，設(shè)置單元的KEYOPT來(lái)指定采用MPC的接觸算法，也是通過(guò)KEYOPT來(lái)指定具體的裝配類型，最常見(jiàn)的就是綁定接觸約束。有需要讀者可以在公眾號(hào)后臺(tái)私信郵箱獲取案例命令流進(jìn)行學(xué)習(xí)交流。
這里重點(diǎn)給出四個(gè)案例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明一下MPC方法的使用和優(yōu)點(diǎn)：
案例一：不同單元與網(wǎng)格之間的裝配
案例二：網(wǎng)格疏密不同的變截面懸臂梁
案例三：帶懸臂板的曲殼
案例四：殼與實(shí)體單元裝配
案例一：在復(fù)雜的模型中，經(jīng)常根據(jù)需要采用不同階單元且網(wǎng)格疏密也不同，以便采用較小的求解花費(fèi)而獲得滿意的結(jié)果。雖然將幾何切分，采用不同的單元類型和網(wǎng)格尺寸來(lái)控制，也可以達(dá)到目的，但采用MPC方法會(huì)更加方便。
展開(kāi) 仿真工程師為什么要在bonded（粘結(jié)）連接中使用基于MPC（多點(diǎn)約束）的接觸？
MPC方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：
? 約束方程消除了接觸面和目標(biāo)面上節(jié)點(diǎn)處的自由度。這減小了問(wèn)題的規(guī)模，不過(guò)你可能需要密切關(guān)注所使用的求解器方法。在使用約束方程時(shí)，某些求解器的表現(xiàn)優(yōu)于其他求解器。
? 由于約束方程定義了剛性連接，因此不需要進(jìn)行接觸剛度計(jì)算。
? 同時(shí)考慮了平動(dòng)自由度和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。
? 由于約束方程基于MPC，因此在大變形分析中它們將被更新。
? MPC 選項(xiàng)也適用于不分離線性接觸。因此，如果你需要一個(gè)真正的粘結(jié)或不分離連接，同時(shí)減少自由度數(shù)量并在大變形中更新，不妨試試MPC粘結(jié)和MPC不分離公式。
展開(kāi) ABAQUS的接觸問(wèn)題中，Tie、MPC和Coupling的區(qū)別和使用原則
MPC：MPC功能最強(qiáng)大，選項(xiàng)也最多。這里的選擇總會(huì)讓人感覺(jué)到困惑···MPC下面有很多子類，相對(duì)而言選擇性強(qiáng)些，對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的約束很直觀，如果能結(jié)合一些網(wǎng)格劃分工具中的功能，是很容易定義多個(gè)點(diǎn)和另外多個(gè)點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)MPC關(guān)系的。對(duì)于大位移、大變形問(wèn)題時(shí)，使用MPC其精度更高、約束更為“柔性”，與實(shí)際工程問(wèn)題教接近，也就是說(shuō)對(duì)于幾何非線性問(wèn)題的處理上MPC更為靠譜。
有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)部實(shí)現(xiàn)方式研究系列47：約束關(guān)系（3）-船舶規(guī)范約束導(dǎo)致的Max Ratio問(wèn)題
有限元中的約束很多場(chǎng)景大家用的是邊界中的簡(jiǎn)支、固支等約束，但從更廣泛的角度上講，只要表示一個(gè)節(jié)點(diǎn)的某個(gè)自由度依賴于其它的節(jié)點(diǎn)自由度或者取某個(gè)特定值，就可以稱為約束關(guān)系。只不過(guò)對(duì)固支、簡(jiǎn)支等直接自由度=0，在有限元中直接減縮剛度陣就行，很容易求，但對(duì)節(jié)點(diǎn)自由度相互依賴的約束關(guān)系就比較復(fù)雜了。約束關(guān)系主要有兩類。
（1） 一類是MPC點(diǎn)之間的約束。Nastran的MPC的靈活度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)Abaqus，Nastran的主節(jié)點(diǎn)可以選擇123自由度，也可以對(duì)每個(gè)從節(jié)點(diǎn)設(shè)置不同的自由度，還能主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)互相包含，Abaqus更多的是只負(fù)責(zé)80%的常用應(yīng)用場(chǎng)景，復(fù)雜功能讓你編子程序，但事實(shí)上一線仿真工程師又有多少人愿意編子程序呢？這種做法導(dǎo)致雖然Abaqus無(wú)論從用戶體驗(yàn)、非線性還是商業(yè)化都比Nastran好很多，但很多線性的工程復(fù)雜問(wèn)題還是沒(méi)法替代Nastran。
（2） 另一類是Contact、Tie等的面之間的約束關(guān)系。在這方面Abaqus要明顯強(qiáng)于Nastran了。
我們將用統(tǒng)一的公式來(lái)求解這兩類關(guān)系，同時(shí)也從軟件實(shí)現(xiàn)層面說(shuō)明一下針對(duì)這兩類情況的各自差異。分幾篇文章來(lái)介紹約束關(guān)系，本篇是約束關(guān)系（3）- 船舶規(guī)范約束導(dǎo)致的Max Ratio問(wèn)題，這是我們碰到的1個(gè)實(shí)際的工程問(wèn)題，當(dāng)自主CAE軟件往外推廣時(shí)，只要用，就會(huì)有各式各樣的問(wèn)題，最基本也是最重要的一條是自主CAE軟件算出來(lái)的結(jié)果只要不符合預(yù)期或者商軟的結(jié)果，就必須要你解釋why？不會(huì)有人覺(jué)得商軟或者建模等等有問(wèn)題，無(wú)一例外都默認(rèn)是自主軟件的錯(cuò)。不過(guò)這也正常，一開(kāi)始商軟推廣也是這么過(guò)來(lái)的，就是現(xiàn)在，如果商軟客戶提出問(wèn)題，一般商軟技術(shù)支持的響應(yīng)速度也是必須要在24個(gè)小時(shí)內(nèi)回復(fù)。
展開(kāi) ABAQUS中點(diǎn)面耦合約束的荷載單位
該同學(xué)向我提問(wèn)：在ABAQUS中，點(diǎn)面耦合時(shí)在點(diǎn)上施加的力荷載是N的單位還是Pa的單位呢？
我當(dāng)時(shí)一看到這個(gè)問(wèn)題，就想到的肯定是N的單位（當(dāng)然經(jīng)過(guò)試驗(yàn)這也確實(shí)是正確答案，如果大家只是看答案的話，那么接下來(lái)的內(nèi)容也不必再看了，感謝大家），畢竟施加的荷載名稱是concentrated force，并且我們平時(shí)在給耦合點(diǎn)施加位移荷載時(shí)，得到的反力也是N的單位。但是該同學(xué)糾結(jié)于一句話，那就是點(diǎn)面耦合之后，我加到點(diǎn)上的荷載，就相當(dāng)于加到面上，那是不是我施加到面上的每一點(diǎn)荷載都是N，那么分布開(kāi)來(lái)應(yīng)該是N/m2，或者N/mm2，即壓強(qiáng)單位。
想解答這個(gè)疑問(wèn)其實(shí)很簡(jiǎn)單，只需要建立三個(gè)簡(jiǎn)單的模型（其實(shí)更簡(jiǎn)單的方法只需要建一個(gè)表面比單位尺寸（1*1）大一定數(shù)量的塊體，而后通過(guò)對(duì)耦合點(diǎn)施加力荷載，看其結(jié)果分析量級(jí)即可知道答案，但是為了防止偶然性（即單位尺寸的模型），本帖借鑒”Yy“同學(xué)的做法，建立三個(gè)模型），模型如下：建立100*100*100mm的立方體，隨便給一個(gè)材料，立方體下表面完全約束，三個(gè)模型網(wǎng)格尺寸相同，分別施加三種上表面力荷載：
1，點(diǎn)面耦合的模型，在耦合點(diǎn)施加數(shù)值為-200的荷載，如下所示：
最終得到應(yīng)力狀態(tài)如下：
此結(jié)果的點(diǎn)面耦合為運(yùn)動(dòng)分布，運(yùn)動(dòng)學(xué)耦合將耦合節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)約束為參考節(jié)點(diǎn)的剛體運(yùn)動(dòng)。該約束可以應(yīng)用于耦合節(jié)點(diǎn)上相對(duì)于全局或局部坐標(biāo)系的用戶指定的自由度。
展開(kāi) ABAQUS嵌入約束
想問(wèn)下大佬們，abaqus用嵌入約束的話基體部分與嵌入材料相交的區(qū)域還參與計(jì)算嗎？查閱到文獻(xiàn)上說(shuō)要對(duì)基體材料數(shù)據(jù)進(jìn)行折減，不太明白這個(gè)嵌入約束??
abaqus過(guò)約束
168 nodes may not be used with a multi-point constraint since they are also part of pretension section. The nodes have been identified in node set ErrNodeMPCPretenSec
ABAQUS中剛體約束介紹
選擇完成如下圖所示：
此時(shí)Region顯示被約束的區(qū)域set名稱，Point狀態(tài)為Picked。
6
另外，在參考點(diǎn)定義中，如果勾選Adjust point to center of mass at start of analysis時(shí)，ABAQUS可自動(dòng)將參考點(diǎn)定位到剛體約束中的計(jì)算質(zhì)心位置處。
7
最后，如果進(jìn)行完全耦合的熱應(yīng)力分析中需要定義剛體約束時(shí)，可通過(guò)勾選Constrain selected regions to be isothermal實(shí)現(xiàn)等溫的剛體約束。
以上就是ABAQUS中定義剛體約束的方式，下一期將會(huì)匯總剛體部件和剛體約束的區(qū)別和聯(lián)系。另外，今天在文末列出了近期由ABAQUS模擬沖擊延伸而寫(xiě)的文章，歡迎大家點(diǎn)擊閱讀。
本文來(lái)自ABAQUS微信公眾號(hào)
展開(kāi) 基于塑性損傷模型（CDP）FRP約束混凝土ABAQUS有限元模型 ￥12.99
本模型為基于CDP的FRP約束混凝土ABAQUS有限元模型
1. 在部件的建立上，使用殼體模擬FRP，實(shí)體模擬混凝土
2. 在材料屬性上，混凝土采用CDP模型，基于混規(guī)。FRP材料的單層板模型，并且采用常規(guī)殼方式進(jìn)行鋪層，自定義了“離散”坐標(biāo)系。
3. 在分析部上，打開(kāi)幾何非線性，輸出參考點(diǎn)RP-1的力和位移。
4. 在相互作用上，將加載力的平面耦合到參考點(diǎn)RP-1上，并將FRP與混凝土進(jìn)行綁定
5. 在荷載上，對(duì)混凝土底端進(jìn)行完全固定，限制上表面除了U3方向其他方向的位移。給予U3方向一定位移，采用位移加載。
6. 在網(wǎng)格部分，混凝土采用C3D8R，F(xiàn)RP采用S4R。
得到模型后，可以根據(jù)FRP層數(shù)、材料屬性進(jìn)行修改，根據(jù)混凝土實(shí)際強(qiáng)度進(jìn)行修改，輸出應(yīng)力應(yīng)變曲線或者其他需要的部分即可
以下為模型的CAE文件：
展開(kāi) ABAQUS中七大約束類型
1.tie -綁定約束：作用是將模型的兩部分區(qū)域綁定在一起，二者之間不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，相當(dāng) 于焊在一起。
2.rigid body--剛體約束--使一個(gè)模型區(qū)域剛體化，這個(gè)區(qū)域可以是一系列節(jié)點(diǎn)，單元等 ，剛體域內(nèi)節(jié)點(diǎn)，單元不發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，跟隨指定的參考點(diǎn)發(fā)生剛體位移。
3.display body--顯示體約束 不參與分析，不劃分網(wǎng)格。和剛體約束一樣，可整體發(fā)生剛性位移。
4 耦合約束--coupling 和控制點(diǎn)配合使用，可分為運(yùn)動(dòng)耦合和分布耦合，運(yùn)動(dòng)耦合指約束區(qū)域內(nèi)的耦合節(jié)點(diǎn)相對(duì)于控制點(diǎn)的剛體運(yùn)動(dòng)；分布耦合主要是通過(guò)控制點(diǎn)給約束區(qū)域內(nèi)的耦合節(jié)點(diǎn)傳遞力或力矩。
展開(kāi) 