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1、Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Advanced Contact&Fasteners,Training Manual,多點(diǎn)約束,(MPC),第七章,多點(diǎn)約束算法（,MPC,）提供了一個(gè)極為有效的接觸模擬算法，能夠處理很多在,ANSYS7.1,之前都難以模擬的問題,該章節(jié)我們將詳細(xì)討論,MPC,算法及其使用,多點(diǎn)約束,(MPC),章節(jié)綜述,該章包括以下幾個(gè)主題,:,背景,綁定，無(wú)分離接觸,基于表面的

2、約束,傳統(tǒng)綁定接觸的局限性,CERIG,RBE3,的不足,MPC,算法的優(yōu)勢(shì),實(shí)體對(duì)實(shí)體的多點(diǎn)綁定接觸,殼體對(duì)殼體的多點(diǎn)綁定接觸,殼體對(duì)實(shí)體的多點(diǎn)綁定接觸,梁對(duì)殼體,/,實(shí)體的多點(diǎn)綁定接觸,基于表面的多點(diǎn)約束,注釋,多點(diǎn)約束,(MPC),章節(jié)綜述,在第三章中我們提起過，,MPC,算法使用內(nèi)部生成的約束方程在接觸面上保證協(xié)調(diào),:,接觸節(jié)點(diǎn)的自由度被消除,.,不需要法向剛度和切向剛度,.,對(duì)于小變形問題,求解平衡方程時(shí)不需迭代,.,表現(xiàn)出線性接觸行為,.,對(duì)于大變形問題,MPC,約束方程在每一步的迭代過程中都要進(jìn)行校正,.,該方法僅對(duì),綁定接觸,和,無(wú)分離接觸,適用,.,對(duì)稱接觸對(duì)中不可用,ANS

3、YS,會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換成不對(duì)稱接觸,MPC,法在,點(diǎn)點(diǎn)接觸,中,不適用,多點(diǎn)約束,(MPC),A.,背景,MPC,法可以綁定不同的單元類型，即使交界面的網(wǎng)格不兼容,:,實(shí)體對(duì)實(shí)體,殼體對(duì)殼體,殼體對(duì)實(shí)體,梁對(duì)實(shí)體,/,殼體,多點(diǎn)約束,(MPC),.,背景,MPC,法可用作表面約束,剛體約束表面,(CERIG,類型,MPC),力分布表面,(RBE3,類型,MPC),Torque,多點(diǎn)約束,(MPC),.,背景,CERIG,RBE3,綁定約束和無(wú)分離約束的局限,:,結(jié)果取決于指定的接觸剛度,.,即使是小變形問題中也需要進(jìn)行多次迭代以調(diào)整穿透量,.,模態(tài)分析中偶爾會(huì)出現(xiàn)失真的自然頻率,.,只能施加平動(dòng)自由

4、度約束,.,CERIG,和,RBE3,的局限：,僅適合于小應(yīng)變,.,RBE3,只支持力約束,.,RBE3,需要手動(dòng)定義權(quán)值,.,（,MPC,表面約束自動(dòng)計(jì)算權(quán)值）,多點(diǎn)約束,(MPC),.,背景,MPC,算法的優(yōu)勢(shì),:,求解效率比傳統(tǒng)的綁定接觸要高,:,對(duì)于較大的裝配模型使用,MPC,綁定或無(wú)分離算法，計(jì)算時(shí)間要比其它算法快,.,多點(diǎn)約束,(MPC),.,背景,接觸算法,迭代次數(shù),CPU,時(shí)間,(,秒,),增強(qiáng),Lagrange,法,4,2710,MPC,法,1,880,MPC,算法的優(yōu)勢(shì)：,容易使用,:,接觸向?qū)Ш褪謩?dòng)定義中都可設(shè)置,MPC,算法,.,不需要輸入接觸剛度,.,求解中自動(dòng)生成約

5、束,考慮了形狀效應(yīng)，不需手動(dòng)輸入權(quán)值,對(duì)于基于表面的約束，支持力約束和位移約束,.,多點(diǎn)約束,(MPC),.,背景,MPC,算法的優(yōu)勢(shì)：,很容易就能模擬殼體實(shí)體、梁實(shí)體、梁殼體的組合效應(yīng),:,支持網(wǎng)格的不兼容,梁、殼、實(shí)體單元上的節(jié)點(diǎn)不需要對(duì)準(zhǔn),多點(diǎn)約束,(MPC),.,背景,使用實(shí)體對(duì)實(shí)體的多點(diǎn)綁定或無(wú)分離接觸非常簡(jiǎn)單,.,使用,CONTA169-174,創(chuàng)建面面接觸對(duì),接觸行為設(shè)為綁定,(KEYOPT(12)=4,5,或,6),接觸探測(cè)設(shè)為節(jié)點(diǎn),(KEYOPT(4)=1,或,2),接觸算法設(shè)為,MPC(KEYOPT(2)=2),內(nèi)部多點(diǎn)約束會(huì)在求解中自動(dòng)生成,扭矩,Solve,多點(diǎn)約束,(

6、MPC),B.,實(shí)體對(duì)實(shí)體的多點(diǎn)綁定接觸,對(duì)殼體殼體的綁定接觸，使用,CONTA175,和,TARGE170,單元在殼的邊緣創(chuàng)建點(diǎn)面接觸對(duì),.,也可使用面面接觸單元,CONTA173-174,，節(jié)點(diǎn)探測(cè)設(shè)為垂直于目標(biāo)面,(KEYOPT(4)=2),但此方法通常比使用,CONTA175,單元的效率要低,.,設(shè)置接觸行為為綁定,(KEYOPT(12)=5,或,6),設(shè)置接觸算法為,MPC(KEYOPT(2)=2),內(nèi)部多點(diǎn)約束會(huì)在求解中自動(dòng)生成,節(jié)點(diǎn)的平動(dòng)自由度和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度在交界面處都被約束住,多點(diǎn)約束,(MPC),C.,殼體對(duì)殼體的多點(diǎn)綁定接觸,對(duì)于殼體對(duì)實(shí)體的多點(diǎn)綁定接觸，基本步驟和上述類似，

7、但由于殼體和實(shí)體交界面的復(fù)雜性，一些額外的選項(xiàng)需要設(shè)置,創(chuàng)建點(diǎn)面接觸對(duì),CONTA175,（殼體上單元交界面的邊界）,TARGE170,（實(shí)體上單元交界面的邊界）,設(shè)置接觸行為為綁定接觸,(KEYOPT(12)=5,或,6),設(shè)置接觸算法為,MPC(KEYOPT(2)=2),設(shè)置,MPC,約束類型,(TARGE170,KEYOPT(5)=0,1,2,3,4),在目標(biāo)面上建立虛擬殼,(,當(dāng)需要時(shí),),殼單元,實(shí)體單元,接觸單元,(CONTA175),目標(biāo)單元,(TARG170)(,實(shí)體上表面,),多點(diǎn)約束,(MPC),D.,殼體對(duì)實(shí)體的多點(diǎn)綁定接觸,*,虛擬殼,當(dāng)創(chuàng)建殼體對(duì)實(shí)體的多點(diǎn)綁定接觸時(shí)，

8、用戶可在實(shí)體表面附上一個(gè)額外的殼單元（虛擬殼），并在實(shí)體、殼和附加的殼上定義約束方程,.,當(dāng)需要時(shí)，該選項(xiàng)可以更好的模擬殼體和實(shí)體之間的載荷傳遞,.,多點(diǎn)約束,(MPC),.,殼體對(duì)實(shí)體的多點(diǎn)綁定接觸,MPC,選項(xiàng)允許用戶控制哪些自由度用于生成內(nèi)部約束，總結(jié)如下,:,TARGE170,KEYOPT(5)=0,自動(dòng)約束,(,缺省,),TARGE170,KEYOPT(5)=1,只有平動(dòng)位移被約束,TARGE170,KEYOPT(5)=2,平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)位移都被約束,TARGE170,KEYTOPT(5)=3,殼節(jié)點(diǎn)上的平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)位移都被約束,實(shí)體節(jié)點(diǎn)上只有平動(dòng)位移被約束,TARGE170,KEYOPT

9、(5)=4,(8.1,版本新選項(xiàng),),下面我們對(duì)其作詳細(xì)討論,.,多點(diǎn)約束,(MPC),.,殼體對(duì)實(shí)體的多點(diǎn)綁定接觸,TARGE170,KEYOPT(5)=0,自動(dòng)約束,(,缺省設(shè)置,),大多數(shù)情況下，,ANSYS,對(duì)殼體實(shí)體組合約束平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,.,多點(diǎn)約束,(MPC),.,殼體對(duì)實(shí)體的多點(diǎn)綁定接觸,TARGE170,KEYOPT(5)=1:,實(shí)體實(shí)體約束,在實(shí)體表面創(chuàng)建虛擬殼單元（,SHSD,命令）,只有平動(dòng)位移被約束,殼單元和虛擬殼單元的節(jié)點(diǎn)重合,CONTA175,單元處在虛擬殼單元和實(shí)體單元的交界節(jié)點(diǎn)上,虛擬殼,殼厚度,多點(diǎn)約束,(MPC),.,殼體對(duì)實(shí)體的多點(diǎn)綁定接觸,TARGE

10、170,KEYOP(5)=2:,殼體實(shí)體約束,:,使用,SHSD,命令在實(shí)體表面創(chuàng)建虛擬殼,平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度被約束,虛擬殼和實(shí)體表面節(jié)點(diǎn)重合,CONTA175,單元仍然存在于殼邊緣,虛擬殼和殼之間存在自由度約束,虛擬殼,多點(diǎn)約束,(MPC),.,殼體對(duì)實(shí)體的多點(diǎn)綁定接觸,TARGE170,KEYOP(5)=3:,殼體實(shí)體約束,不需要虛擬殼,殼邊緣上的平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度被約束,;,實(shí)體表面只有平動(dòng)自由度被約束,.,當(dāng)殼和實(shí)體都處在接觸或目標(biāo)同一邊,.,否則該選項(xiàng)和,KEYOPT(5)=0,相同,.,多點(diǎn)約束,(MPC),.,殼體對(duì)實(shí)體的多點(diǎn)綁定接觸,TARGE170,KEYOP(5)=4:,殼實(shí)體

11、約束，所有方向,如果接觸法向和目標(biāo)法向相交，那么和,KEYOPT(5)=3,相同,.,否則處于,Pinball,區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)仍然使用約束方程,多點(diǎn)約束,(MPC),.,殼體對(duì)實(shí)體的多點(diǎn)綁定接觸,目標(biāo)法向,接觸法向,Pinball,區(qū)域,對(duì)于殼體實(shí)體接觸該選擇哪個(gè)選項(xiàng)？,對(duì)于許多問題，所有的選項(xiàng)都能產(chǎn)生相同的或非常相近的結(jié)果,.,最好的選項(xiàng)取決于幾何的復(fù)雜程度和施加在裝配上的載荷,.,如果殼體在殼實(shí)體交界處承受很大的平面外扭矩，,KEYOPT(5)=1,或,2,使用虛擬殼較好,.,大多數(shù)情況,KEYOPT(5)=0,或,3,較合適,.,如果不能確定是否使用,KEYOPT(5)=0,3,可使用,K

12、EYOP(5)=1,2,驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果,.,對(duì)于殼和實(shí)體之間存在可以忽略的小的間隙，那么可以使用,KEYOPT(5)=4.,多點(diǎn)約束,(MPC),.,殼體對(duì)實(shí)體的多點(diǎn)綁定接觸,使用三維實(shí)體單元,采用實(shí)體和殼模擬,用,MPC,算法連接,Contact175,和,Target170,單元,考慮一個(gè)三維突緣體的例子,:,多點(diǎn)約束,(MPC),.,殼體對(duì)實(shí)體的多點(diǎn)綁定接觸,實(shí)體實(shí)體,(KEYOP(5)=1),MPC,有虛擬殼,平動(dòng)自由度被約束,DMX=104.2,SMX=1.44,自動(dòng)約束,(KEYOP(5)=0,3),MPC,無(wú)虛擬殼單元,DMX=107.2,SMX=1.41,殼體殼體,(KEYOP(

13、5)=2),MPC,有虛擬殼單元,(,平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度被約束,),DMX=103.2,SMX=1.40,實(shí)體單元,DMX=101.5,SMX=1.22,多點(diǎn)約束,(MPC),.,殼體對(duì)實(shí)體的多點(diǎn)綁定接觸,使用,TARGE169/170,的導(dǎo)向節(jié)點(diǎn)建立和,CONTA171-175,單元的連接類似于使用,CERIG,和,RBE3,命令,:,把梁和實(shí)體,/,殼體綁定,在面和邊上施加位移或力約束,扭矩,多點(diǎn)約束,(MPC),E.,梁對(duì)殼體,/,實(shí)體的多點(diǎn)綁定接觸,對(duì)梁實(shí)體單元使用,MPC,法的步驟,:,創(chuàng)建點(diǎn)面接觸對(duì),使用梁邊緣上的節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建,CONTA175,單元,(ESURF,命令,),TARGE1

14、70,使用梁端的導(dǎo)向點(diǎn),(,參考命令：,KMESH,、,TSHAP,、,PILOT,、,E),設(shè)置接觸行為為綁定,(KEYOPT(12)=5 or 6),設(shè)置接觸算法為,MPC,（,KEYOPT(2)=2,）,如果使用,CONTA171-174,設(shè)置,RBE3,或,CERIG,（,KEYOPT(4)=1,2,）,如果使用,CONTA175,設(shè)置,CERIG,或,RBE3,（,KEYOPT(4)=0,1,）,導(dǎo)向節(jié)點(diǎn),梁?jiǎn)卧?表面節(jié)點(diǎn)上的接觸單元,多點(diǎn)約束,(MPC),.,梁對(duì)殼體,/,實(shí)體的多點(diǎn)綁定接觸,對(duì)梁殼單元使用,MPC,法的步驟,:,創(chuàng)建點(diǎn)面接觸對(duì),使用殼邊緣上的節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建,CONTA1

15、75,單元,(ESURF,命令,),TARGE170,使用梁端的導(dǎo)向點(diǎn),(,參考命令：,KMESH,、,TSHAP,、,PILOT,、,E),設(shè)置接觸行為為綁定,(KEYOPT(12)=5 or 6),設(shè)置接觸算法為,MPC,（,KEYOPT(2)=2,）,如果使用,CONTA173-174,設(shè)置,RBE3,或,CERIG,（,KEYOPT(4)=1,2,）,如果使用,CONTA175,設(shè)置,CERIG,或,RBE3,（,KEYOPT(4)=0,1,）,導(dǎo)向節(jié)點(diǎn),Beam element,殼體邊緣節(jié)點(diǎn)上的,CONTA175,單元,多點(diǎn)約束,(MPC),.,梁對(duì)殼體,/,實(shí)體的多點(diǎn)綁定接觸,創(chuàng)建

16、基于表面的約束（,CERIG,或,RBE3,型,MPC,），在表面和邊緣上施加位移和力,:,創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)表面接觸對(duì),在從節(jié)點(diǎn)上建立,CONTA175,單元,(ESURF),TARGE169/170,導(dǎo)向節(jié)點(diǎn)作為主節(jié)點(diǎn),(KMESH,、,TSHAP,、,PILOT,、,E),設(shè)置接觸行為為綁定,(KEYOPT(12)=5 or 6),設(shè)置接觸算法為,MPC(KEYOPT(2)=2),設(shè)置,CERIG,或,RBE3,類型為,CONTA175,（,KEYOPT(4)=0,1,）,定義要約束的,DOF,（使用,TARGE170,KEYOP(4),）,在導(dǎo)向節(jié)點(diǎn)上施加位移和力,.,CONTA175,單元 在從節(jié)點(diǎn)上,導(dǎo)向節(jié)點(diǎn)作為主節(jié)點(diǎn),多點(diǎn)約束,(MPC),F.,基于表面的多點(diǎn)約束,創(chuàng)建基于表面的約束：,定義,DOF,約束集,:,用戶可以控制要約束的,DOF,（使用,KEYOP(4),輸入,6,個(gè)數(shù)值）,.,6,個(gè)數(shù)字分別為,ROTZ,ROTY,ROTX,UZ,UY,UX,的值,.,1,表示,DOF,為激活狀態(tài),.,0,代表非激活狀態(tài),.,例如,:KEYOPT(4)=“100011”,表示,ROTZ