ansys mpc的案例
ANSYS MPC應(yīng)用
ANSYS MPC應(yīng)用
1. MPC 用于 SOLID-SOLID, SHELL-SHELL 的連接
2.MPC 用于 SOLID-SHELL 的連接
3.MPC 用于 SOLID-BEAM 和 SHELL-BEAM 的連接
MPC 用于 FE 模型與載荷點(diǎn)的連接
?連接不同的網(wǎng)格： –
如果幾何在拓?fù)渖鲜遣贿B接的，可以分別劃分網(wǎng)格，然后用 MPC 進(jìn)行連接各 FE 模型
?連接不同的單元類型： –
如果在連接區(qū)域使用了不同的單元類型，由于節(jié)點(diǎn)自由度不同，連通性是不一致的。使用 MPC 可以使 FE 模型的連通性一致
?施加遠(yuǎn)處的載荷： –
如果載荷點(diǎn)不在 FE 模型上，使用 MPC 可以實(shí)現(xiàn)載荷點(diǎn)與 FE 模型的連接
ANSYS_MPC_cn.rar
展開 接觸分析節(jié)點(diǎn)位移過大
從hypermesh里面前處理好之后，導(dǎo)入ansys（采用mpc184加轉(zhuǎn)矩），每次都會(huì)提示總有節(jié)點(diǎn)位移過大。我把相應(yīng)節(jié)點(diǎn)選出來，相關(guān)單元選出來一看，都是面單元，是怎么回事啊？我想著把這些單元?jiǎng)h除，刪了很久，沒刪多少，求大神指導(dǎo)……很糾結(jié)。 發(fā)現(xiàn)那些面單元都在接觸面上。
以四個(gè)案例來吹ANSYS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：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(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)案例來詳細(xì)說明一下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)格尺寸來控制，也可以達(dá)到目的，但采用MPC方法會(huì)更加方便。
展開 如何用ANSYS_WB做一桿斯諾克，采用顯示動(dòng)力學(xué)模塊計(jì)算臺(tái)球碰撞問題,私信郵箱獲取計(jì)算文件。
以多案例來吹ANSYS多點(diǎn)約束(MPC)的強(qiáng)大
基于Ansys Workbench平臺(tái)搖臂機(jī)構(gòu)仿真模擬
近日在Ansys WB群內(nèi)有網(wǎng)友曬出一張gif動(dòng)態(tài)圖，該圖為一個(gè)搖臂機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)圖（見圖1），從圖中筆者判斷該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)是采用ansys經(jīng)典界面內(nèi)MPC184單元控制其運(yùn)動(dòng)。許久以前筆者曾經(jīng)使用過經(jīng)典界面的MPC184單元，該單元運(yùn)動(dòng)類型有很多，旋轉(zhuǎn)、平動(dòng)等等各類機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)形式都可以在單元內(nèi)選擇。
圖1 搖臂機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圖
應(yīng)其他網(wǎng)友的好奇心，詢問WB平臺(tái)是否具有對(duì)搖臂機(jī)構(gòu)仿真的能力，故筆者通過此文講述一下如何通過WB平臺(tái)對(duì)此機(jī)構(gòu)的仿真。
首先從建模開始，筆者采用WB的DesignModeler對(duì)本機(jī)構(gòu)建模（如圖2），
圖2 建模圖
在XY平面建立三個(gè)草圖（如圖3），分別為十字支架，搖臂OC,搖臂BC及CA（注意：搖臂BC和CA不能為一條直線，必須分成兩段，分別為BC及CA，主要是考慮到OC與ACB的連接，后續(xù)mechanical環(huán)境設(shè)置時(shí)C點(diǎn)需要設(shè)置旋轉(zhuǎn)副）。
圖3
下面開始在DesignModeler內(nèi)概念建模，點(diǎn)擊concept—Lines from Sketches,分別基于剛剛繪制的三個(gè)草圖建立Line1、Line2及Line3（注意：建立Line2和Line3時(shí)，其Detail View內(nèi)的operation必須設(shè)置成Add frozen，讀者知道這是為什么嗎？如圖4及圖5）。
圖4
圖5
現(xiàn)在開始建立此機(jī)構(gòu)的梁截面，點(diǎn)擊concept—cross section—circular，筆者統(tǒng)一使用一個(gè)圓截面作為十字支架及兩個(gè)搖臂的梁截面，圓半徑各位網(wǎng)友可以根據(jù)自己模型的相對(duì)大小定制，如圖5。
圖6
最后為三個(gè)Line body設(shè)置剛剛生成的圓截面。
展開 基于Ansys WB平臺(tái)搖臂機(jī)構(gòu)仿真
作者：圓周率
近日在Ansys WB群內(nèi)有網(wǎng)友曬出一張gif動(dòng)態(tài)圖，該圖為一個(gè)搖臂機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)圖（見圖1），從圖中筆者判斷該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)是采用ansys經(jīng)典界面內(nèi)MPC184單元控制其運(yùn)動(dòng)（此時(shí)心中不由佩服作者聰聰使用ansys經(jīng)典界面的能力，原文點(diǎn)擊https://mp.weixin.qq.com/s/qdMjw3zBKpdFvpHRlZmX2Q）。許久以前筆者曾經(jīng)使用過經(jīng)典界面的MPC184單元，該單元運(yùn)動(dòng)類型有很多，旋轉(zhuǎn)、平動(dòng)等等各類機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)形式都可以在單元內(nèi)選擇。
圖1 搖臂機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圖（摘自網(wǎng)友“聰聰”文章內(nèi)的截圖）
應(yīng)其他網(wǎng)友的好奇心，詢問WB平臺(tái)是否具有對(duì)搖臂機(jī)構(gòu)仿真的能力，故筆者通過此文講述一下如何通過WB平臺(tái)對(duì)此機(jī)構(gòu)的仿真。
首先從建模開始，筆者采用WB的DesignModeler對(duì)本機(jī)構(gòu)建模（如圖2），
圖2 建模圖
在XY平面建立三個(gè)草圖（如圖3），分別為十字支架，搖臂OC,搖臂BC及CA（注意：搖臂BC和CA不能為一條直線，必須分成兩段，分別為BC及CA，主要是考慮到OC與ACB的連接，后續(xù)mechanical環(huán)境設(shè)置時(shí)C點(diǎn)需要設(shè)置旋轉(zhuǎn)副）。
圖3
下面開始在DesignModeler內(nèi)概念建模，點(diǎn)擊concept—Lines from Sketches,分別基于剛剛繪制的三個(gè)草圖建立Line1、Line2及Line3（注意：建立Line2和Line3時(shí)，其Detail View內(nèi)的operation必須設(shè)置成Add frozen，讀者知道這是為什么嗎？如圖4及圖5）。
展開 有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)部實(shí)現(xiàn)方式研究系列10： 耦合約束的研究 ￥1
不同商軟對(duì)耦合約束的定義也不同，Abaqus/Nastran/Ansys的定義分別如下：
項(xiàng)次
問題
運(yùn)動(dòng)耦合約束
分布耦合
1
Abaqus
K-Coupling
D-Coupling
2
Nastran
RBE2
RBE3
3
Ansys
CERIG
RBE3
注：對(duì)于非線性分析，Ansys采用MPC184單元來創(chuàng)建耦合約束。
如果有任何其它疑問，歡迎聯(lián)系我們：
snowwave02Fromwww.yqgqt.org.cn
email: snowwave02@qq.com
詳細(xì)研究方法，見附件：
有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)部實(shí)現(xiàn)方式研究系列10：耦合約束（Coupling constraints）的研究.pdf
以往的系列文章：
第一篇：S4殼單元?jiǎng)偠染仃囇芯俊＝榻BAbaqus的S4剛度矩陣在普通厚殼理論上的修正。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/338859
第二篇：S4殼單元質(zhì)量矩陣研究。介紹Abaqus的S4和Nastran的Quad4單元的質(zhì)量矩陣。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/343905
第三篇：S4殼單元的剪切自鎖和沙漏控制。介紹Abaqus的S4單元如何來消除剪切自鎖以及S4R如何來抑制沙漏的。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/350865
第四篇：非線性問題的求解。介紹Abaqus在非線性分析中采用的數(shù)值計(jì)算的求解方法。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/360565
第五篇：?jiǎn)卧_性驗(yàn)證。
展開 如何在HyperMesh中使用ANSYS命令流
HyperMesh是一款優(yōu)秀的通用前處理軟件，與主流的有限元分析軟件都有接口，如ANSYS、LS-DYNA、ABAQUS等。鑒于有些有限元分析軟件的前處理功能相對(duì)較弱，很多的CAEer選擇使用HyperMesh與其他有限元求解器進(jìn)行聯(lián)合仿真。
筆者也經(jīng)常使用HyperMesh做前處理，然后將求解文件
(CDB文件)導(dǎo)入ANSYS進(jìn)行求解。由于一些原因，
HyperMesh不能完整地為ANSYS制作一個(gè)CDB文件，有時(shí)需要我們?cè)?em>ANSYS中做進(jìn)一步的處理后再進(jìn)行計(jì)算，這樣就降低了工作效率。比如：
問題一：
有時(shí)，我們想關(guān)掉
ANSYS的單元形狀檢查(雖然這樣做是ANSYS不建議的)，就必須在ANSYS中執(zhí)行<
SHPP,OFF,ALL>命令，這樣就出現(xiàn)了一個(gè)問題：我們每次在ANSYS導(dǎo)入CDB文件之前，都必須先把
單元形狀檢查關(guān)掉，這樣一來讓本不寬裕的計(jì)算時(shí)間雪上加霜……
問題二：另外，筆者發(fā)現(xiàn)：HyperMesh為ANSYS創(chuàng)建MPC184單元時(shí)，只能設(shè)置K1（約束或連接單元類型）關(guān)鍵選項(xiàng)。比如：我們想使用MPC184單元建立一個(gè)剛性梁，設(shè)置完 K1=1 以后，有時(shí)還要設(shè)置它的K2關(guān)鍵選項(xiàng)（運(yùn)動(dòng)約束算法），這個(gè)是在HyperMesh中無法進(jìn)行的，只能設(shè)置完K1以后，在ANSYS中再設(shè)置K2……
上面提到的2個(gè)問題，都可以在ANSYS導(dǎo)入CDB文件后使用命令流解決，但是比較浪費(fèi)時(shí)間。所以筆者就想：可不可以在HyperMesh中輸入ANSYS的命令流，導(dǎo)出時(shí)包含在CDB文件中，可以直接被ANSYS讀取呢？經(jīng)過不斷嘗試，還真發(fā)現(xiàn)了這個(gè)功能。
展開 如何在HyperMesh中使用ANSYS命令流
HyperMesh是一款優(yōu)秀的通用前處理軟件，與主流的有限元分析軟件都有接口，如ANSYS、LS-DYNA、ABAQUS等。鑒于有些有限元分析軟件的前處理功能相對(duì)較弱，很多的CAEer選擇使用HyperMesh與其他有限元求解器進(jìn)行聯(lián)合仿真。
筆者也經(jīng)常使用HyperMesh做前處理，然后將求解文件
(CDB文件)導(dǎo)入ANSYS進(jìn)行求解。由于一些原因，
HyperMesh不能完整地為ANSYS制作一個(gè)CDB文件，有時(shí)需要我們?cè)?em>ANSYS中做進(jìn)一步的處理后再進(jìn)行計(jì)算，這樣就降低了工作效率。比如：
問題一：
有時(shí)，我們想關(guān)掉
ANSYS的單元形狀檢查(雖然這樣做是ANSYS不建議的)，就必須在ANSYS中執(zhí)行<
SHPP,OFF,ALL>命令，這樣就出現(xiàn)了一個(gè)問題：我們每次在ANSYS導(dǎo)入CDB文件之前，都必須先把
單元形狀檢查關(guān)掉，這樣一來讓本不寬裕的計(jì)算時(shí)間雪上加霜……
問題二：另外，筆者發(fā)現(xiàn)：HyperMesh為ANSYS創(chuàng)建MPC184單元時(shí)，只能設(shè)置K1（約束或連接單元類型）關(guān)鍵選項(xiàng)。比如：我們想使用MPC184單元建立一個(gè)剛性梁，設(shè)置完 K1=1 以后，有時(shí)還要設(shè)置它的K2關(guān)鍵選項(xiàng)（運(yùn)動(dòng)約束算法），這個(gè)是在HyperMesh中無法進(jìn)行的，只能設(shè)置完K1以后，在ANSYS中再設(shè)置K2……
上面提到的2個(gè)問題，都可以在ANSYS導(dǎo)入CDB文件后使用命令流解決，但是比較浪費(fèi)時(shí)間。所以筆者就想：可不可以在HyperMesh中輸入ANSYS的命令流，導(dǎo)出時(shí)包含在CDB文件中，可以直接被ANSYS讀取呢？經(jīng)過不斷嘗試，還真發(fā)現(xiàn)了這個(gè)功能。
展開 關(guān)于mpc
**********************************************
上面所述的不同單元之間的接連方法主要是用耦合自由度和約束方程來實(shí)現(xiàn)的，有一定的局限性，只適用
于小位移，下面介紹一種支持大位移算法的方法，MPC法。
MPC即Multipoint Constraint,多點(diǎn)約束方程，其原理與前面所說的方程的技術(shù)幾乎一致，將不連續(xù)、自
由度不協(xié)調(diào)的單元網(wǎng)格連接起來，不需要連接邊界上的節(jié)點(diǎn)完全一一對(duì)應(yīng)。
MPC能夠連接的模型一般有以下幾種。
solid 模型-solid 模型
shell模型-shell模型
solid 模型-shell 模型
solid 模型-beam 模型
shell 模型-beam模型
在 ANSYS中，實(shí)現(xiàn)上述MPC技術(shù)有三種途徑。
（1）通過MPC184單元定義模型的剛性或者二力桿連接關(guān)系。定義MPC184單元模型與定義桿的操作完全一
致，而MPC單元的作用可以是剛性桿（三個(gè)自由度的連接關(guān)系）或者剛性梁（六個(gè)自由度的連接關(guān)系）。
（2）利用約束方程菜單路徑Main Menu>preprocessor>Coupling/Ceqn>shell/solid Interface創(chuàng)建殼與
實(shí)體模型之間的裝配關(guān)系。
（3）利用ANSYS接觸向?qū)Чδ芏x模型之間的裝配關(guān)系。選擇菜單路徑Main
Menu>preprocessor>Modeling>Creat>Contact Pair，彈出一序列的接觸向?qū)?duì)話框，按照提示進(jìn)行操作
，在創(chuàng)建接觸對(duì)前，單擊Optional setting按鈕彈出Contact properties對(duì)話框，將Basic選項(xiàng)卡中的
Contact algorithm即接觸算法設(shè)置為MPC algorithm。
展開 實(shí)體單元施加扭矩常見方法介紹
二、MPC184剛性梁法
剛性梁相信大家并不陌生，其主要引入的單元便是ANSYS中最為特殊的單元MPC184，通過設(shè)置單元實(shí)常數(shù)，使其該單元成為剛性梁，在具體使用過程中，需要在構(gòu)件中心部分建立一個(gè)節(jié)點(diǎn)，跟其他受力節(jié)點(diǎn)分別形成多根剛性梁，從而形成剛性面，最后直接在構(gòu)件中心節(jié)點(diǎn)施加荷載，通過剛性梁來傳遞荷載。
該方法適用范圍相對(duì)剛性區(qū)域法來講更廣，對(duì)于大應(yīng)變分析也能很好的使用。
下面以一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來簡(jiǎn)單演示兩種方法的具體使用過程。
題目：某長(zhǎng)方體塊，材料為鋼材，截面尺寸為10mmX10mmX30mm,一端固定，另一端承受 1 N.m的扭矩，采用上述兩種方法求解該模型。
一、cerig剛性區(qū)域法
finish
/clear
/prep7
et,1,solid186
et,2,mass21
r,2,1e-6
mp,ex,1,2.0e5
mp,prxy,1,0.3
mp,dens,1,7850e-12
blc4,,,10,10,30
esize,2
vmesh,all
!=========
*get,nodemax,node,0,num,maxd
n,nodemax+1,5,5,35
type,2
real,2
e,nodemax+1
!===============
!建立剛性區(qū)域
nsel,s,loc,z,30
nsel,a,,,nodemax+1
cerig,nodemax+1,all,all
!===================
f,nodemax+1,mz,1e3
nsel,s,loc,z,0
d,all,all,0
!
展開 
ANSYS與材料力學(xué)系列教程之軸向拉伸和壓縮（七）
通過計(jì)算結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)材料力學(xué)計(jì)算的結(jié)果為：F點(diǎn)位移1.618mm；ANSYS計(jì)算結(jié)果為：F點(diǎn)位移1.6181mm，結(jié)果基本一致。
總結(jié)：
1. ANSYS計(jì)算結(jié)果與材料力學(xué)計(jì)算結(jié)果基本一致。
2. 載荷作用在F點(diǎn)時(shí)，A點(diǎn)位移為1.618mm；載荷作用在A點(diǎn)時(shí)，F(xiàn)點(diǎn)位移為1.618mm。這是線性彈性體中普遍存在的關(guān)系，稱為位移互等定理。
彩
蛋
：
Stiff
Beam
剛性
梁
真的
剛性
嗎？
我們提取桿AB的變形，發(fā)現(xiàn)桿AB發(fā)生了彎曲，最大變形為11.5mm。我們不是已經(jīng)把桿設(shè)置成剛性的了嗎？怎么還會(huì)有彎曲變形呢？
首先，我們要明白，ANSYS中是怎么定義剛性梁?jiǎn)卧摹Ｒ话銇碚f，ANSYS是通過
MPC184單元來模擬剛性梁。我們觀察Solution Information的Worksheet，發(fā)現(xiàn)求解過程中沒有MPC184單元，那我們?cè)O(shè)置了
Stiff
Beam，軟件又是怎么解決的呢？
我們打開ANSYS的幫助，發(fā)現(xiàn)了以下信息（下圖一）。大體意思是說：軟件通過使楊氏模量比工程數(shù)據(jù)中定義的高1e4倍來近似剛性梁。也就是說，軟件會(huì)自動(dòng)定義一種剛度比較大的材料，賦予給Stiff Beam
。Stiff Beam不是完全剛性的，只是剛度比較大而已。我們將結(jié)構(gòu)導(dǎo)入到A
NSYS經(jīng)典環(huán)境，在材料參數(shù)中，我們發(fā)現(xiàn)了定義在AB桿上的材料，楊氏模量為2e9MPa，而我們定義的材料2-25楊氏模量為2e5MPa，確實(shí)相差1e4倍（下圖二）。
至此，本文結(jié)束。
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