ansys mpc單元的案例
有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列10： 耦合約束的研究 ￥1
不同商軟對耦合約束的定義也不同，Abaqus/Nastran/Ansys的定義分別如下：
項次
問題
運動耦合約束
分布耦合
1
Abaqus
K-Coupling
D-Coupling
2
Nastran
RBE2
RBE3
3
Ansys
CERIG
RBE3
注：對于非線性分析，Ansys采用MPC184單元來創建耦合約束。
如果有任何其它疑問，歡迎聯系我們：
snowwave02Fromwww.yqgqt.org.cn
email: snowwave02@qq.com
詳細研究方法，見附件：
有限元理論基礎及Abaqus內部實現方式研究系列10：耦合約束（Coupling constraints）的研究.pdf
以往的系列文章：
第一篇：S4殼單元剛度矩陣研究。介紹Abaqus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殼單元質量矩陣研究。介紹Abaqus的S4和Nastran的Quad4單元的質量矩陣。
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值計算的求解方法。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/360565
第五篇：單元正確性驗證。
展開 基于Ansys Workbench平臺搖臂機構仿真模擬
近日在Ansys WB群內有網友曬出一張gif動態圖，該圖為一個搖臂機構的運動圖（見圖1），從圖中筆者判斷該機構運動是采用ansys經典界面內MPC184單元控制其運動。許久以前筆者曾經使用過經典界面的MPC184單元，該單元運動類型有很多，旋轉、平動等等各類機構運動形式都可以在單元內選擇。
圖1 搖臂機構運動圖
應其他網友的好奇心，詢問WB平臺是否具有對搖臂機構仿真的能力，故筆者通過此文講述一下如何通過WB平臺對此機構的仿真。
首先從建模開始，筆者采用WB的DesignModeler對本機構建模（如圖2），
圖2 建模圖
在XY平面建立三個草圖（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mechanical環境設置時C點需要設置旋轉副）。
圖3
下面開始在DesignModeler內概念建模，點擊concept—Lines from Sketches,分別基于剛剛繪制的三個草圖建立Line1、Line2及Line3（注意：建立Line2和Line3時，其Detail View內的operation必須設置成Add frozen，讀者知道這是為什么嗎？如圖4及圖5）。
圖4
圖5
現在開始建立此機構的梁截面，點擊concept—cross section—circular，筆者統一使用一個圓截面作為十字支架及兩個搖臂的梁截面，圓半徑各位網友可以根據自己模型的相對大小定制，如圖5。
圖6
最后為三個Line body設置剛剛生成的圓截面。
展開 基于Ansys WB平臺搖臂機構仿真
作者：圓周率
近日在Ansys WB群內有網友曬出一張gif動態圖，該圖為一個搖臂機構的運動圖（見圖1），從圖中筆者判斷該機構運動是采用ansys經典界面內MPC184單元控制其運動（此時心中不由佩服作者聰聰使用ansys經典界面的能力，原文點擊https://mp.weixin.qq.com/s/qdMjw3zBKpdFvpHRlZmX2Q）。許久以前筆者曾經使用過經典界面的MPC184單元，該單元運動類型有很多，旋轉、平動等等各類機構運動形式都可以在單元內選擇。
圖1 搖臂機構運動圖（摘自網友“聰聰”文章內的截圖）
應其他網友的好奇心，詢問WB平臺是否具有對搖臂機構仿真的能力，故筆者通過此文講述一下如何通過WB平臺對此機構的仿真。
首先從建模開始，筆者采用WB的DesignModeler對本機構建模（如圖2），
圖2 建模圖
在XY平面建立三個草圖（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mechanical環境設置時C點需要設置旋轉副）。
圖3
下面開始在DesignModeler內概念建模，點擊concept—Lines from Sketches,分別基于剛剛繪制的三個草圖建立Line1、Line2及Line3（注意：建立Line2和Line3時，其Detail View內的operation必須設置成Add frozen，讀者知道這是為什么嗎？如圖4及圖5）。
展開 如何在HyperMesh中使用ANSYS命令流
HyperMesh是一款優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較弱，很多的CAEer選擇使用HyperMesh與其他有限元求解器進行聯合仿真。
筆者也經常使用HyperMesh做前處理，然后將求解文件
(CDB文件)導入ANSYS進行求解。由于一些原因，
HyperMesh不能完整地為ANSYS制作一個CDB文件，有時需要我們在ANSYS中做進一步的處理后再進行計算，這樣就降低了工作效率。比如：
問題一：
有時，我們想關掉
ANSYS的單元形狀檢查(雖然這樣做是ANSYS不建議的)，就必須在ANSYS中執行<
SHPP,OFF,ALL>命令，這樣就出現了一個問題：我們每次在ANSYS導入CDB文件之前，都必須先把
單元形狀檢查關掉，這樣一來讓本不寬裕的計算時間雪上加霜……
問題二：另外，筆者發現：HyperMesh為ANSYS創建MPC184單元時，只能設置K1（約束或連接單元類型）關鍵選項。比如：我們想使用MPC184單元建立一個剛性梁，設置完 K1=1 以后，有時還要設置它的K2關鍵選項（運動約束算法），這個是在HyperMesh中無法進行的，只能設置完K1以后，在ANSYS中再設置K2……
上面提到的2個問題，都可以在ANSYS導入CDB文件后使用命令流解決，但是比較浪費時間。所以筆者就想：可不可以在HyperMesh中輸入ANSYS的命令流，導出時包含在CDB文件中，可以直接被ANSYS讀取呢？經過不斷嘗試，還真發現了這個功能。
展開 
如何在HyperMesh中使用ANSYS命令流
HyperMesh是一款優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較弱，很多的CAEer選擇使用HyperMesh與其他有限元求解器進行聯合仿真。
筆者也經常使用HyperMesh做前處理，然后將求解文件
(CDB文件)導入ANSYS進行求解。由于一些原因，
HyperMesh不能完整地為ANSYS制作一個CDB文件，有時需要我們在ANSYS中做進一步的處理后再進行計算，這樣就降低了工作效率。比如：
問題一：
有時，我們想關掉
ANSYS的單元形狀檢查(雖然這樣做是ANSYS不建議的)，就必須在ANSYS中執行<
SHPP,OFF,ALL>命令，這樣就出現了一個問題：我們每次在ANSYS導入CDB文件之前，都必須先把
單元形狀檢查關掉，這樣一來讓本不寬裕的計算時間雪上加霜……
問題二：另外，筆者發現：HyperMesh為ANSYS創建MPC184單元時，只能設置K1（約束或連接單元類型）關鍵選項。比如：我們想使用MPC184單元建立一個剛性梁，設置完 K1=1 以后，有時還要設置它的K2關鍵選項（運動約束算法），這個是在HyperMesh中無法進行的，只能設置完K1以后，在ANSYS中再設置K2……
上面提到的2個問題，都可以在ANSYS導入CDB文件后使用命令流解決，但是比較浪費時間。所以筆者就想：可不可以在HyperMesh中輸入ANSYS的命令流，導出時包含在CDB文件中，可以直接被ANSYS讀取呢？經過不斷嘗試，還真發現了這個功能。
展開 實體單元施加扭矩常見方法介紹
很多同學在采用實體單元進行模擬時，需要施加扭矩，然而實體單元節點只有平動自由度，因而不能類似梁單元那般直接施加扭矩，今日水哥就ANSYS中常見的實體單元施加扭矩方法做一個簡單的總結，希望對部分同學能有所裨益！
實體單元施加扭矩的方法常見思路有兩種：
一、扭矩實質是矩，是力和力臂的乘積，因而如果要施加扭矩，可以考慮將扭矩折算為力和力臂，直接在相應部分施加力即可。
二、實體單元之所以不能直接在節點上施加力矩，說白了就是節點無轉動自由度，因而只要我們引入了具有轉動自由度的節點，在進行一定的耦合操作，就可以實現扭矩的輸入。
第一種思路很簡單，水哥這里就不詳細闡明。這里重點說說第二種思路。
引入轉動自由度在進行一定的耦合，常見的方法有兩種，一種是cerig剛性區域法，另外一種是mpc184剛性梁法。其實還有一種方法，rbe3，但這種方法較為復雜，這兒不做推薦。
一、cerig剛性區域法
cerig 這個命令其實就是建立一定的剛性區域，然后將荷載施加在跟這個剛性區域相連的主節點(master node)上。而具有轉動自由度的節點，我們經常引入質量單元mass21,賦值時候對質量單元賦予很小的質量即可。
該方法本質上是建立了約束方程，但需要特別注意的是約束方程是線性的，因而該方法只使用于線性問題，對于大變形等非線性問題，該方法并不適用。
展開 ANSYS與材料力學系列教程之軸向拉伸和壓縮（七）
通過計算結果，我們發現材料力學計算的結果為：F點位移1.618mm；ANSYS計算結果為：F點位移1.6181mm，結果基本一致。
總結：
1. ANSYS計算結果與材料力學計算結果基本一致。
2. 載荷作用在F點時，A點位移為1.618mm；載荷作用在A點時，F點位移為1.618mm。這是線性彈性體中普遍存在的關系，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，發現桿AB發生了彎曲，最大變形為11.5mm。我們不是已經把桿設置成剛性的了嗎？怎么還會有彎曲變形呢？
首先，我們要明白，ANSYS中是怎么定義剛性梁單元的。一般來說，ANSYS是通過
MPC184單元來模擬剛性梁。我們觀察Solution Information的Worksheet，發現求解過程中沒有MPC184單元，那我們設置了
Stiff
Beam，軟件又是怎么解決的呢？
我們打開ANSYS的幫助，發現了以下信息（下圖一）。大體意思是說：軟件通過使楊氏模量比工程數據中定義的高1e4倍來近似剛性梁。也就是說，軟件會自動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。我們將結構導入到A
NSYS經典環境，在材料參數中，我們發現了定義在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，確實相差1e4倍（下圖二）。
至此，本文結束。
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