接触分析7多点接触MPC.ppt
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1、多点约束 (MPC),第七章,多点约束算法(MPC)提供了一个极为有效的接触模拟算法,能够处理很多在ANSYS7.1之前都难以模拟的问题 该章节我们将详细讨论MPC算法及其使用,多点约束 (MPC) 章节综述,该章包括以下几个主题: 背景 绑定,无分离接触 基于表面的约束 传统绑定接触的局限性 CERIG, RBE3的不足 MPC算法的优势 实体对实体的多点绑定接触 壳体对壳体的多点绑定接触 壳体对实体的多点绑定接触 梁对壳体/实体的多点绑定接触 基于表面的多点约束 注释,多点约束(MPC) 章节综述,在第三章中我们提起过,MPC算法使用内部生成的约束方程在接触面上保证协调: 接触节点的自由度
2、被消除. 不需要法向刚度和切向刚度. 对于小变形问题, 求解平衡方程时不需迭代. 表现出线性接触行为. 对于大变形问题, MPC约束方程在每一步的迭代过程中都要进行校正. 该方法仅对绑定接触和无分离接触适用. 对称接触对中不可用 ANSYS会自动转换成不对称接触 MPC 法在点点接触中不适用,多点约束(MPC) A. 背景,MPC法可以绑定不同的单元类型,即使交界面的网格不兼容: 实体对实体 壳体对壳体 壳体对实体 梁对实体/壳体,多点约束(MPC) .背景,MPC法可用作表面约束 刚体约束表面 (CERIG类型 MPC) 力分布表面 (RBE3类型 MPC),多点约束(MPC) .背景,CE
3、RIG,RBE3,绑定约束和无分离约束的局限: 结果取决于指定的接触刚度. 即使是小变形问题中也需要进行多次迭代以调整穿透量. 模态分析中偶尔会出现失真的自然频率. 只能施加平动自由度约束. CERIG 和 RBE3的局限: 仅适合于小应变. RBE3 只支持力约束. RBE3 需要手动定义权值.( MPC 表面约束自动计算权值),多点约束(MPC) .背景,MPC算法的优势: 求解效率比传统的绑定接触要高: 对于较大的装配模型使用MPC绑定或无分离算法,计算时间要比其它算法快.,多点约束(MPC) .背景,MPC算法的优势: 容易使用: 接触向导和手动定义中都可设置MPC算法. 不需要输入接
4、触刚度. 求解中自动生成约束 考虑了形状效应,不需手动输入权值 对于基于表面的约束,支持力约束和位移约束.,多点约束(MPC) .背景,MPC算法的优势: 很容易就能模拟壳体实体、梁实体、梁壳体的组合效应: 支持网格的不兼容 梁、壳、实体单元上的节点不需要对准,多点约束(MPC) .背景,使用实体对实体的多点绑定或无分离接触非常简单. 使用CONTA169-174创建面面接触对 接触行为设为绑定 (KEYOPT(12) = 4, 5, 或 6) 接触探测设为节点 (KEYOPT(4) = 1 或 2) 接触算法设为 MPC (KEYOPT(2) = 2) 内部多点约束会在求解中自动生成,扭矩,
5、Solve,多点约束(MPC) B.实体对实体的多点绑定接触,对壳体壳体的绑定接触,使用CONTA175和TARGE170单元在壳的边缘创建点面接触对. 也可使用面面接触单元 CONTA173-174 ,节点探测设为垂直于目标面(KEYOPT(4)=2), 但此方法通常比使用 CONTA175单元的效率要低. 设置接触行为为绑定 (KEYOPT(12) = 5 或 6) 设置接触算法为 MPC (KEYOPT(2) = 2) 内部多点约束会在求解中自动生成,节点的平动自由度和转动自由度在交界面处都被约束住,多点约束(MPC) C.壳体对壳体的多点绑定接触,对于壳体对实体的多点绑定接触,基本步骤
6、和上述类似,但由于壳体和实体交界面的复杂性,一些额外的选项需要设置 创建点面接触对 CONTA175(壳体上单元交界面的边界) TARGE170(实体上单元交界面的边界) 设置接触行为为绑定接触 (KEYOPT(12) = 5 或 6) 设置接触算法为 MPC(KEYOPT(2) = 2) 设置MPC 约束类型 (TARGE170, KEYOPT(5) = 0,1,2,3,4) 在目标面上建立虚拟壳(当需要时),壳单元,实体单元,接触单元 (CONTA175),目标单元 (TARG170) (实体上表面),多点约束(MPC) D.壳体对实体的多点绑定接触,*,虚拟壳,当创建壳体对实体的多点绑定
7、接触时,用户可在实体表面附上一个额外的壳单元(虚拟壳),并在实体、壳和附加的壳上定义约束方程. 当需要时,该选项可以更好的模拟壳体和实体之间的载荷传递.,多点约束(MPC) .壳体对实体的多点绑定接触,MPC选项允许用户控制哪些自由度用于生成内部约束,总结如下: TARGE170, KEYOPT(5)=0,自动约束 (缺省) TARGE170, KEYOPT(5)=1, 只有平动位移被约束 TARGE170, KEYOPT(5)=2, 平动和转动位移都被约束 TARGE170, KEYTOPT(5)=3,壳节点上的平动和转动位移都被约束,实体节点上只有平动位移被约束 TARGE170, KEY
8、OPT(5)=4, (8.1版本新选项) 下面我们对其作详细讨论.,多点约束(MPC) .壳体对实体的多点绑定接触,TARGE170, KEYOPT(5)=0, 自动约束 (缺省设置) 大多数情况下,ANSYS对壳体实体组合约束平动和转动自由度.,多点约束(MPC) .壳体对实体的多点绑定接触,TARGE170, KEYOPT(5)=1: 实体实体约束 在实体表面创建虚拟壳单元(SHSD命令) 只有平动位移被约束 壳单元和虚拟壳单元的节点重合 CONTA175 单元处在虚拟壳单元和实体单元的交界节点上,虚拟壳,壳厚度,多点约束(MPC) .壳体对实体的多点绑定接触,TARGE170, KEYO
9、P(5)=2: 壳体实体约束: 使用SHSD命令在实体表面创建虚拟壳 平动和转动自由度被约束 虚拟壳和实体表面节点重合 CONTA175单元仍然存在于壳边缘 虚拟壳和壳之间存在自由度约束,虚拟壳,多点约束(MPC) .壳体对实体的多点绑定接触,TARGE170, KEYOP(5)=3:壳体实体约束 不需要虚拟壳 壳边缘上的平动和转动自由度被约束;实体表面只有平动自由度被约束. 当壳和实体都处在接触或目标同一边. 否则该选项和KEYOPT(5)=0相同.,多点约束(MPC) .壳体对实体的多点绑定接触,TARGE170, KEYOP(5)=4:壳实体约束,所有方向 如果接触法向和目标法向相交,那
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