ANSYS多点约束算法(MPC)实现接触模拟

章节综述
• 该章包括以下几个主题: A. 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
Training Manual
Advanced Contact & Fasteners
B. 实体对实体的多点绑定接触 C. 壳体对壳体的多点绑定接触 D. 壳体对实体的多点绑定接触 E. 梁对壳体/实体的多点绑定接触 F. 基于表面的多点约束
多点约束(MPC)
...背景
MPC算法的优势:
Training Manual
Advanced Contact & Fasteners
• 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.
接触算法
增强Lagrange法 MPC法
迭代次数
4 1
CPU 时间 (秒 )
多点约束(MPC)
...背景
MPC算法的优势：
Training ers
• 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)
B.实体对实体的多点绑定接触
mpc第七章trainingmanual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ansys71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trainingmanualcerigrbe3的不足注释多点约束mpc章节综述trainingmanual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
Advanced Contact & Fasteners
• 内部多点约束会在求解中自动生成
Solve
扭矩
第七章
多点约束 (MPC)
多点约束 (MPC)
章节综述
Training Manual
Advanced Contact & Fasteners
• 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)
2710 880
多点约束(MPC)
...背景
MPC算法的优势：
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Advanced Contact & Fasteners
• 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.
– 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.
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• 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)
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CERIG Torque
RBE3
多点约束(MPC)
...背景
• 绑定约束和无分离约束的局限:
• 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)
...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
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• 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)
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G. 注释
多点约束(MPC)
A. 背景
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• 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