ansys 經(jīng)典 mpc
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
ansys 經(jīng)典 mpc的實(shí)例教程
近日在Ansys WB群內(nèi)有網(wǎng)友曬出一張gif動態(tài)圖，該圖為一個(gè)搖臂機(jī)構(gòu)的運(yùn)動圖（見圖1），從圖中筆者判斷該機(jī)構(gòu)運(yùn)動是采用ansys經(jīng)典界面內(nèi)MPC184單元控制其運(yùn)動。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)動類型有很多，旋轉(zhuǎn)、平動等等各類機(jī)構(gòu)運(yùn)動形式都可以在單元內(nèi)選擇。
圖1 搖臂機(jī)構(gòu)運(yùn)動圖
應(yīng)其他網(wǎng)友的好奇心，詢問WB平臺是否具有對搖臂機(jī)構(gòu)仿真的能力，故筆者通過此文講述一下如何通過WB平臺對此機(jī)構(gòu)的仿真。
首先從建模開始，筆者采用WB的DesignModeler對本機(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 作者：圓周率
近日在Ansys WB群內(nèi)有網(wǎng)友曬出一張gif動態(tài)圖，該圖為一個(gè)搖臂機(jī)構(gòu)的運(yùn)動圖（見圖1），從圖中筆者判斷該機(jī)構(gòu)運(yùn)動是采用ansys經(jīng)典界面內(nèi)MPC184單元控制其運(yùn)動（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)動類型有很多，旋轉(zhuǎn)、平動等等各類機(jī)構(gòu)運(yùn)動形式都可以在單元內(nèi)選擇。
圖1 搖臂機(jī)構(gòu)運(yùn)動圖（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平臺是否具有對搖臂機(jī)構(gòu)仿真的能力，故筆者通過此文講述一下如何通過WB平臺對此機(jī)構(gòu)的仿真。
首先從建模開始，筆者采用WB的DesignModeler對本機(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）。
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算法：
- PID控制算法：在電機(jī)控制中廣泛應(yīng)用的經(jīng)典控制算法。
- 矢量控制算法（例如FOC、DTC等）：用于電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的高級控制算法。
- 最優(yōu)控制算法：例如模型預(yù)測控制（MPC）等。
- 有限元分析（FEA）算法：用于電機(jī)結(jié)構(gòu)和電磁場的仿真分析。
在經(jīng)典版ANSYS 中提供了更多的探測方法，不過對于工程應(yīng)用來說，Workbench提供的這幾種方法也足夠了。對于新手來說，使用Workbench計(jì)算最佳的方式就是先使用默認(rèn)的接觸設(shè)置先計(jì)算，然后在通過計(jì)算結(jié)果和計(jì)算時(shí)間，根據(jù)自己的需求，調(diào)整設(shè)置，每次最好只改動一種設(shè)置嘗試。
本課程基于ANSYS經(jīng)典和Workbench平臺，為結(jié)構(gòu)分析的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子動力學(xué)專題培訓(xùn)課程。全面系統(tǒng)的講解基于Workbench不同計(jì)算分析模塊完成旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)動力學(xué)計(jì)算的原理，設(shè)置方法和常見問題的處理措施，并通過實(shí)例強(qiáng)化軟件的使用幫助設(shè)計(jì)人員解決具體的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)動力學(xué)等計(jì)算分析問題。
先插入一個(gè)吐槽，ANSYS這個(gè)經(jīng)典界面（從Workbench出來以后它就改名叫Mechanical APDL），是ANSYS軟件夢開始的地方。它功能是真的強(qiáng)，但界面也是真的丑。差不多時(shí)期起步的那些軟件，包括ABAQUS，Hypermesh，甚至Office等，都沿用同一套GUI不斷更新，最近幾年除了達(dá)索ABAQUS以外基本都擁抱微軟的Ribbon界面了。
我們?nèi)?em>ANSYS經(jīng)典中一探究竟。
通過查看單元類型我們發(fā)現(xiàn)，ANSYS生成了計(jì)算用的5種單元類型。而我們沒有定義接觸，怎么會有接觸單元174和目標(biāo)單元170呢？
通過查看接觸向?qū)覀儼l(fā)現(xiàn)，ANSYS生成了一個(gè)
單點(diǎn)控制接觸，控制節(jié)點(diǎn)為173184。
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(fā)現(xiàn)求解過程中沒有MPC184單元，那我們設(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）。
ANSYS Workbench 有五種接觸設(shè)置，由于魚雷殼體與楔環(huán)之間的相對滑動很小，故選擇Frictional 接觸方式。
2.5.2 算法的選擇
ANSYS Workbench 有四種處理接觸問題的算法可供選擇，分別是Pure Penalty 法﹑MPC 法﹑Normal Lagrange 法和Augmented Lagrange 法。
多點(diǎn)約束單元：MPC184單元
1. 當(dāng) MPC184 單元的 KEYOPT1 取0時(shí)，為剛性桿；當(dāng) MPC184 單元的 KEYOPT1 取1時(shí)，為剛性梁。
Workbench界面操作
ANSYS 的界面有兩種：經(jīng)典界面（但筆者看不出來哪里算經(jīng)典了）、Workbench 界面。
早年學(xué)習(xí)ANSYS的朋友會使用一些經(jīng)典的練習(xí)案例進(jìn)行學(xué)習(xí)，熟悉軟件的操作及基本特性，那這些經(jīng)典案例是非常有學(xué)習(xí)意義的，不過這些官方的經(jīng)典案例并沒有Workbench的版本，所以南京安世亞太集中資源對一些經(jīng)典的ANSYS學(xué)習(xí)算例進(jìn)行了梳理，在workbench中進(jìn)行了一些復(fù)現(xiàn)的嘗試，并將以連載的方式與愛好者們分享，希望能對大家的學(xué)習(xí)工作有所幫助。
剛性梁采用MPC184單元，剛性區(qū)域采用Cerig命令，具體使用方法下期文章討論。
