abaqus約束mpc
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-02-27
abaqus約束mpc的視頻教程
abaqus腳本插件117-在指定頂點(diǎn)集合上批量添加參考點(diǎn)并建立MPC約束（2026-03-20）-mark
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abaqus約束mpc的實(shí)例教程
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。
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（總時(shí)間 vs 分析步時(shí)間）的適用場(chǎng)景，尤其是靜力學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析的時(shí)間設(shè)置差異；10 類(lèi)核心文件（.inp/.odb/.jnl/.dat 等）的作用，還有材料屬性（彈性 / 塑性 / 蠕變等）、獨(dú)立 / 非獨(dú)立部件的區(qū)別、裝配約束（固定 / 對(duì)稱(chēng) / MPC/Tie 等）的正確定義，幫你夯實(shí)建模基礎(chǔ)。
后保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)型面復(fù)雜，使用傳統(tǒng)有限元前處理耗時(shí)較多，仿真工況涉及約束模態(tài)分析以及表面剛度分析。
3.3 控制臂仿真分折可行性論證
①案例說(shuō)明：采用鍛造擺臂結(jié)構(gòu)，在擺臂球銷(xiāo)位置，施加不同的位移，提取相應(yīng)的支反力和結(jié)構(gòu)應(yīng)力，對(duì)比軟件的非線(xiàn)性分析精度。
后保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)型面復(fù)雜，使用傳統(tǒng)有限元前處理耗時(shí)較多，仿真工況涉及約束模態(tài)分析以及表面剛度分析。
3.3 控制臂仿真分折可行性論證
①案例說(shuō)明：采用鍛造擺臂結(jié)構(gòu)，在擺臂球銷(xiāo)位置，施加不同的位移，提取相應(yīng)的支反力和結(jié)構(gòu)應(yīng)力，對(duì)比軟件的非線(xiàn)性分析精度。
iSolver、Abaqus、Nastran計(jì)算都可發(fā)現(xiàn)能得到正常結(jié)果。
Abaqus計(jì)算提示MPC主點(diǎn)的1/5/6自由度沒(méi)有約束，它的PIVOT RATIO為3.7e14。
Nastran計(jì)算不再提示MPC主節(jié)點(diǎn)的1/5/6自由度沒(méi)有約束，Nastran PIVOT RATIO的閾值為1e7，如果超過(guò)這個(gè)閾值會(huì)報(bào)錯(cuò)的。
4.2 Abaqus的實(shí)現(xiàn)方式
Abaqus的關(guān)鍵詞中inp的MPC中已經(jīng)消除了這個(gè)單元號(hào)，如下圖，Abaqus如果是按單元來(lái)實(shí)現(xiàn)的話(huà)應(yīng)該會(huì)在inp關(guān)鍵詞中反應(yīng)，譬如質(zhì)量點(diǎn)，雖然Abaqus/CAE上是inertia設(shè)置，但inp依然是Element關(guān)鍵詞，也會(huì)設(shè)置單元類(lèi)型為MASS，但MPC猜測(cè)沒(méi)有這么做，而是把Master點(diǎn)和Slave點(diǎn)的關(guān)系寫(xiě)到了關(guān)系矩陣中，在組裝全局剛度陣時(shí)將關(guān)系式單獨(dú)寫(xiě)到全局剛度陣中
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(xiàn)仿真工程師又有多少人愿意編子程序呢？
3.有限元模型介紹
整車(chē)模型主要采用殼單元模擬，主要設(shè)備（如空調(diào)、變流器等）采用質(zhì)量點(diǎn)模擬，設(shè)備與車(chē)體的連接通過(guò)MPC約束模擬。模型共包括殼單元1222916個(gè)，質(zhì)量單元6個(gè)。
3）連接單元（ connector )
4）子模型邊界（* SUBMODEL)
5）各種約束，例如耦合約束（ * COUPLING)、剛體約束（ * RIGID BODY)、綁定約束（ *TIE)、旋轉(zhuǎn)周期對(duì)稱(chēng)約束（ * TIE，CYCLIC SYMMETRY)、多點(diǎn)約束（ *MPC)、線(xiàn)性方程約束（ * EQUATION)）等。
廣義連接
PKPM-CAE支持耦合、綁定、嵌入等多種廣義連接，支持自定義約束方程和主從自由度。
圖16 節(jié)點(diǎn)綁定示例
圖17 型鋼混凝土嵌入示例
5. 接口
PKPM-CAE提供豐富的外部接口，可導(dǎo)入PKPM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型或abaqus/ansys等有限元計(jì)算模型，同時(shí)正在擴(kuò)展stl、igs、obj等通用幾何模型接口。
如果是線(xiàn)性問(wèn)題，那么Nastran和Abaqus的精度誤差主要體現(xiàn)在單元算法、邊界處理、MPC約束關(guān)系等，在2017年第二篇：S4殼單元質(zhì)量矩陣研究文章中我們就曾經(jīng)分析過(guò)Abaqus的S4殼單元和Nastran的Quad4殼單元質(zhì)量矩陣的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)方式和差異，在這里主要研究Abaqus、iSolver與Nastran梁?jiǎn)卧町悾捎谶@三款軟件的梁?jiǎn)卧牟町愝^多，我們分幾篇文章來(lái)說(shuō)明，本篇是Abaqus
