ansys mpc方法
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
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基于ANSYS的實(shí)體單元扭矩施加方法總結(jié)
由于ANSYS中不能直接對(duì)實(shí)體單元施加力矩，傳統(tǒng)方法采用若干對(duì)力偶來代替扭矩，該方法容易導(dǎo)致局部應(yīng)力集中；改進(jìn)的方法引入一些特殊單元如rbe3單元、mpc184單元、mass21單元等，通過引入這些特殊單元，能夠比較好的實(shí)現(xiàn)扭矩的施加，但是特殊單元的引入又改變了整體剛度矩陣。為了解決由于引入特殊單元而導(dǎo)致影響整體剛度矩陣的問題，有學(xué)者等提出采用接觸單元能夠很好的解決扭矩的施加問題。
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基于ANSYS的實(shí)體單元扭矩施加方法(用若干對(duì)力代替力偶)
由于ANSYS中不能直接對(duì)實(shí)體單元施加力矩，傳統(tǒng)方法采用若干對(duì)力偶來代替扭矩，該方法容易導(dǎo)致局部應(yīng)力集中；改進(jìn)的方法引入一些特殊單元如rbe3單元、mpc184單元、mass21單元等，通過引入這些特殊單元，能夠比較好的實(shí)現(xiàn)扭矩的施加，但是特殊單元的引入又改變了整體剛度矩陣。為了解決由于引入特殊單元而導(dǎo)致影響整體剛度矩陣的問題，有學(xué)者等提出采用接觸單元能夠很好的解決扭矩的施加問題。
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詳細(xì)步驟：
模型說明：
? 產(chǎn)品由PartA和PartB兩個(gè)部分構(gòu)成，其中PartA兩端夾持部位做了共面處理（驗(yàn)證連接關(guān)系，可以忽略）；
? 各個(gè)零件的連接面有一定間隙，使用Bonded MPC Radius 3mm 連接；
? 約束工裝底面 fix；
一：產(chǎn)品+工裝完整模型計(jì)算
產(chǎn)品+工裝一起進(jìn)行模態(tài)和5-2000Hz的諧響應(yīng)仿真，提取前6階模態(tài)和軸端點(diǎn)的加速度響應(yīng)，作為驗(yàn)證結(jié)果與子結(jié)構(gòu)方法進(jìn)行對(duì)比
你是否在綁定接觸公式嘗試從純罰函數(shù)（Pure Penalty）更改為基于MPC的綁定？你是否知道這意味著什么？你是否曾想過該何時(shí)使用它？
在多個(gè)版本的 ANSYS MAPDL和ANSYS Mechanical（Workbench）中，已經(jīng)可以選擇將運(yùn)動(dòng)學(xué)多點(diǎn)約束（或MPCs）用于線性接觸公式。
一方面我們查閱各個(gè)主流商用軟件的理論手冊(cè)并通過進(jìn)行大量的資料查閱猜測(cè)內(nèi)部修正方法，另一方面我們自己編程實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)有限元軟件iSolver，通過自研CAE軟件和商軟的結(jié)果比較來驗(yàn)證我們的猜測(cè)，如同管中窺豹一般來研究的修正方法，從而猜測(cè)商用有限元軟件的內(nèi)部計(jì)算方法。
（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？
一方面我們查閱各個(gè)主流商用軟件的理論手冊(cè)并通過進(jìn)行大量的資料查閱猜測(cè)內(nèi)部修正方法，另一方面我們自己編程實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)有限元軟件iSolver，通過自研CAE軟件和商軟的結(jié)果比較來驗(yàn)證我們的猜測(cè)，如同管中窺豹一般來研究的修正方法，從而猜測(cè)商用有限元軟件的內(nèi)部計(jì)算方法。
實(shí)體單元和殼單元之間的連接是ANSYS中常見的問題。即使兩種單元之間共節(jié)點(diǎn)，但單元之間不連續(xù)（實(shí)體單元每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)平動(dòng)自由度，而殼單元每個(gè)節(jié)點(diǎn)有3個(gè)平動(dòng)自由度和3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度），對(duì)于兩種單元之間面面接觸，可直接定義剛域，本文主要采用MPC法對(duì)實(shí)體-殼單元的連接方法進(jìn)行說明。
1 單元類型
算例模型中，實(shí)體單元采用SOLID45，殼單元采用SHELL63，接觸位置不共節(jié)點(diǎn)。
利用ANSYS軟件進(jìn)行有限元分析計(jì)算，采用ANAND本構(gòu)模型描述焊錫的黏塑性行為，采用基于接觸的多點(diǎn)約束( Multi-point Constraint，MPC) 算法實(shí)現(xiàn)焊錫層與功能層的跨尺度自由度耦合。計(jì)算結(jié)果表明，焊接順序?qū)δK殘余應(yīng)力影響較小，各功能層的選材需要綜合考慮模塊變形及應(yīng)力安全裕度。
當(dāng)確定了所需的熱幾何形狀時(shí)，設(shè)計(jì)者使用迭代方法來獲得要制造的葉片的冷幾何形狀。以下是簡單梁模型迭代方法的典型工作流程：
迭代方法的第一步是用空氣動(dòng)力學(xué)、分熱和其他載荷再次求解熱幾何，以獲得雙偏轉(zhuǎn)熱幾何。將該分析的位移結(jié)果應(yīng)用于負(fù)方向上的原始熱幾何體，以獲得第一個(gè)冷估計(jì)幾何體。冷估計(jì)幾何結(jié)構(gòu)再次經(jīng)受相同的載荷以獲得熱估計(jì)幾何結(jié)構(gòu)。
然后將熱估計(jì)幾何體與原始熱幾何體進(jìn)行比較。
當(dāng)你定義載荷、約束和接觸的作用域時(shí)，一般習(xí)慣于采用諸如直接選擇模型或是通過模型的自定義截面等方法。
實(shí)際上，遠(yuǎn)程點(diǎn)也是一種設(shè)置遠(yuǎn)程邊界條件作用域的方法。
該方法屬于ANSYS瞬態(tài)葉片排（TBR）瞬態(tài)方法類，用于通過求解每個(gè)葉片列的幾個(gè)通道來獲得求解數(shù)據(jù)的全輪表示，從而大大節(jié)省了求解時(shí)間。本研究中使用的傅里葉變換入口擾動(dòng)方法采用雙通道策略，其中傅里葉系數(shù)在兩個(gè)轉(zhuǎn)子之間的界面處的采樣平面上采集。雖然這增加了域的大小，但已經(jīng)發(fā)現(xiàn)它比單通道方法提供了更快的收斂。
在進(jìn)行瞬態(tài)分析之前執(zhí)行穩(wěn)態(tài)解，穩(wěn)態(tài)解的結(jié)果用于為瞬態(tài)情況提供良好的初始條件。
