ANSYS_MPC應(yīng)用.ppt

TableofContents 介紹MPC用于SOLID SOLID SHELL SHELL的連接MPC用于SOLID SHELL的連接MPC用于SOLID BEAM和SHELL BEAM的連接MPC用于FE模型與載荷點(diǎn)的連接 1 介紹 什么是MPC MPC的含義 多點(diǎn)約束 對于小轉(zhuǎn)動 1 介紹 為什么需要MPC 連接不同的網(wǎng)格 如果幾何在拓?fù)渖鲜遣贿B接的 可以分別劃分網(wǎng)格 然后用MPC進(jìn)行連接各FE模型 幾何 用MPC連接不同的網(wǎng)格 應(yīng)力分布 連接不同的單元類型 如果在連接區(qū)域使用了不同的單元類型 由于節(jié)點(diǎn)自由度不同 連通性是不一致的 使用MPC可以使FE模型的連通性一致 幾何 用MPC連接實(shí)體與殼體 變形 1 介紹 用MPC作什么 施加遠(yuǎn)處的載荷 如果載荷點(diǎn)不在FE模型上 使用MPC可以實(shí)現(xiàn)載荷點(diǎn)與FE模型的連接 用MPC連接載荷點(diǎn)和FE模型 應(yīng)力分布 1 介紹 用MPC作什么 1 介紹 為什么不用已有的接觸算法 結(jié)果可能依賴于接觸剛度 現(xiàn)有的bonded接觸算法使用了懲罰方法 penaltymethod 由于接觸剛度 引起病態(tài)條件 和穿透 可能會影響結(jié)果的精度 即使對小變形問題也需要大量迭代才能達(dá)到滿意的平衡 即使是線性問題 通常也需要迭代 在模態(tài)分析中 有時(shí)會出現(xiàn)虛假的自然頻率 這是因?yàn)槭褂昧私佑|剛度 只處理平移自由度對于接觸面與目標(biāo)面的距離非零的情況 不能處理Shell與beam裝配的情況 1 介紹 為什么不用已有的接觸算法 只適于小應(yīng)變的情況因?yàn)楝F(xiàn)有的CE方法總是使用初始的節(jié)點(diǎn)定位 RBE3約束單元只支持低階單元10節(jié)點(diǎn)四面體單元是最常使用的單元 在RBE3的主節(jié)點(diǎn)上 不允許施加位移約束 1 介紹 新的MPC方法的優(yōu)點(diǎn) MPC方程由軟件內(nèi)部創(chuàng)建 不需要用戶手工定義MPC方程 用戶只需將連接視為 綁定 bonded 接觸 ANSYS將自動生成MPC 接觸表面的節(jié)點(diǎn)自由度將被自動消除 這可以提高求解效率 不需要輸入接觸剛度 不再需要通過多次嘗試來保證求解精度 對于小變形問題 它表現(xiàn)為 真線性接觸 特性 求解系統(tǒng)方程時(shí)不需要迭代 對于大變形問題 在每一步迭代時(shí)更新MPC方程 1 介紹 新的MPC方法的優(yōu)點(diǎn) 不僅可以約束平移自由度 而且可以約束轉(zhuǎn)動自由度 可以改善求解精度 并使solid shell shell shell solid beam及shell beam之間的連接更合理 對于接觸對定義 也很容易生成內(nèi)部的MPC 對于了解如何定義接觸的用戶 也沒有什么新東西 與MSC Nastran RBE3型 不同自動考慮形狀函數(shù) 不需要權(quán)因子 不僅可以施加力 也可以施加位移約束 過程 將連接視為接觸面 使用命令或ContactWizard來定義接觸面和目標(biāo)面 設(shè)置接觸單元選項(xiàng) keyoptions KEYOPT 2 2激活MPC方法KEYOPT 4 2基于節(jié)點(diǎn)KEYOPT 12 5或6設(shè)置為 綁定 bonded 接觸Runtheanalysis注意 如果接觸面和目標(biāo)面的網(wǎng)格相似 MPC方法給出與連續(xù)網(wǎng)格相同的結(jié)果 如果接觸面和目標(biāo)面的網(wǎng)格相差較大 MPC方法給出的界面處的應(yīng)力梯度將受到影響 網(wǎng)格越接近 結(jié)果越好 2 將MPC連接用于SOLID SOLID SHELL SHELL 2 將MPC連接用于SOLID SOLID SHELL SHELL 精度測試 Solid45結(jié)果 E 2e5Nu 0F 62 5 精確解 使用MPC于不同網(wǎng)格的連接 模型 1 網(wǎng)格非常類似 SMAX 1 71 模型 2 網(wǎng)格非常不同 SMAX 1 71 模型 3 一致網(wǎng)格 SMAX 1 71 2 將MPC連接用于SOLID SOLID SHELL SHELL 如果存在幾何穿透 設(shè)置PINBALL以捕獲接觸使用KEYOPT 9 1以忽略穿透 模型 2 穿透以及KEYOPT 9 1SMAX 1 71 KEYOPT 9 0 KEYOPT 9 1 2 將MPC連接用于SOLID SOLID SHELL SHELL 如果幾何上有間隙 1 設(shè)置PINBALL以捕獲接觸2 使用KEYOPT 9 1以忽略穿透 Mx 2 間隙以及KEYOPT 9 1SMAX 1 73 KEYOPT 9 0 KEYOPT 9 1 2 將MPC連接用于SOLID SOLID SHELL SHELL 精確解 應(yīng)力集中 Hex Tets 2 將MPC連接用于SOLID SOLID SHELL SHELL 一致的實(shí)體網(wǎng)格 MPC用于不同的實(shí)體網(wǎng)格 MPC連接用于SOLID SOLID 靜力分析 位移 位移 應(yīng)力 應(yīng)力 2 將MPC連接用于SOLID SOLID SHELL SHELL 一致的實(shí)體網(wǎng)格 MPC用于不同的實(shí)體網(wǎng)格 MPC連接用于SOLID SOLID 模態(tài)分析 0 04 0 09 0 08 0 05 0 07 0 05 2 將MPC連接用于SOLID SOLID SHELL SHELL MPC用于不同網(wǎng)格連接 無偏移 一致的殼體網(wǎng)格 MPC用于不同網(wǎng)格連接 有偏移 MPC連接用于SHELL SHELL 靜力分析 位移 Stress 位移 Stress 2 將MPC連接用于SOLID SOLID SHELL SHELL MPC用于不同網(wǎng)格連接 無偏移 一致的殼體網(wǎng)格 MPC用于不同網(wǎng)格連接 有偏移 MPC連接用于SHELL SHELL 模態(tài)分析 1111 35203 86227 26272 38323 39361 17 0 02 0 04 0 02 0 01 0 07 0 17 1111 37203 95227 34272 42323 63361 85 1111 37203 95227 34272 42323 63361 85 0 02 0 04 0 02 0 01 0 07 0 17 2 將MPC連接用于SOLID SOLID SHELL SHELL MPC連接用于SHELL SHELL 邊界對邊界 Contact175 Target170 2 將MPC連接用于SOLID SOLID SHELL SHELL 使用MPC方法的綁定接觸 單個(gè)零件的結(jié)果 示例 2 將MPC連接用于SOLID SOLID SHELL SHELL 實(shí)體網(wǎng)格于殼體網(wǎng)格不需要對齊 過程 將連接處理為接觸 對實(shí)體使用Target170 對殼體使用Contact175 設(shè)置接觸單元Contact175選項(xiàng) keyoptions KEYOPT 2 2激活MPC方法KEYOPT 12 5或6設(shè)置為綁定接觸3 設(shè)置目標(biāo)單元Target170選項(xiàng) KEYOPT 5 0自動約束類型探測 default KEYOPT 5 1實(shí)體 實(shí)體約束 沒有旋轉(zhuǎn)自由度被約束 KEYOPT 5 2殼體 殼體約束 同時(shí)約束平移和旋轉(zhuǎn)自由度 KEYOPT 5 3殼體 實(shí)體約束 殼體邊界同時(shí)約束平移和旋轉(zhuǎn)自由度 實(shí)體表面上只約束平移 4 執(zhí)行分析 2 將MPC連接用于SOLID SHELL 精度測試 E 2e5Nu 0F 62 5 精確解 位移 應(yīng)力 用MPC連接Solid shell 一致實(shí)體網(wǎng)格 2 將MPC連接用于SOLID SHELL 虛擬殼體用SHSD ID生成 KEYOPT 5 1 2 將MPC連接用于SOLID SHELL 虛擬殼體由SHSD ID產(chǎn)生 KEYOPT 5 2 2 將MPC連接用于SOLID SHELL KEYOPT 5 3 不需要虛擬殼體 2 將MPC連接用于SOLID SHELL 方法3shell solid約束 總結(jié) 對大多數(shù)應(yīng)用 可以用默認(rèn)的KEYOPT 5 0或3 許多測試情況表明 使用KEYOPT 5 2可以得到最好的結(jié)果 方法1 solid solid約束 方法2 shell shell約束 KEYOPT 5 1SHSD ID KEYOPT 5 2SHSD ID KEYOPT 5 0 3 2 將MPC連接用于SOLID SHELL 兩種消除接觸面與目標(biāo)面間隙的方法 1 如果接觸面法線與目標(biāo)面相交 可以使用PSOLVE命令延伸接觸面 接觸面 目標(biāo)面 間隙 間隙 使用PSOLVE前 接觸面 目標(biāo)面 使用PSOLVE后 PSOLVE solupsolve elformfini soluanty modalmodopt lanb 7mxpand 7solv 示例 2 將MPC連接用于SOLID SHELL 模態(tài)分析 MPCDistance 0 1 SETFREQ10 000020 11336E 0230 19459E 0240 72671E 0150 2338262 7936795 110 SETFREQ10 000020 000030 000040 12203E 0250 10909E 0260 13362E 02794 876 一致網(wǎng)格 SETFREQ10 000020 000030 34178E 0340 11133E 0250 11707E 0260 34944E 02794 933 KEYOPT 9 1WithPSOLVE WithoutPSOLVE 2 將MPC連接用于SHELL SHELL 2 如果接觸面法線與目標(biāo)面不相交 如果使用KEYOPT 5 4 仍像接觸節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)段在pinball范圍內(nèi)部一樣創(chuàng)建約束方程 對這一情況 PSOLVE不能移動節(jié)點(diǎn) 應(yīng)該使用KEYOPT 5 4 否則將不產(chǎn)生約束 不管PINBALL的大小 2 將MPC連接用于SHELL SHELL 模態(tài)分析 MPCDistance 0 1 KEYOPT 5 默認(rèn) KEYOPT 5 4 SETFREQ10 000020 000030 21223E 0340 90930E 0350 12339E 0260 34500E 02797 702 SETFREQ10 000020 11336E 0230 19459E 0240 72671E 0150 2338262 7936795 110 SETFREQ10 000020 000030 000040 12203E 0250 10909E 0260 13362E 02794 876 一致網(wǎng)格 2 將MPC連接用于SHELL SHELL 實(shí)體 Solid ShellMPC 2ndApproach 方法3SMX 25 3 2 將MPC連接用于SOLID SHELL 1111 99206 05229 44273 70324 42368 72 0 02 0 04 0 01 0 17 0 32 0 38 1112 08206 14229 42274 16325 47370 14 一致的實(shí)體網(wǎng)格 方法3 shell solid約束 模態(tài)分析 2 將MPC連接用于SOLID SHELL 有限元模型 實(shí)體 殼體 邊界條件 結(jié)果 2 將MPC連接用于SOLID SHELL 一致的實(shí)體網(wǎng)格 殼體 實(shí)體MPC約束 2 將MPC連接用于SOLID SHELL 初始實(shí)體 簡化特征后的實(shí)體 2 將MPC連接用于SOLID SHELL 殼體 實(shí)體MPC約束 2 將MPC連接用于SOLID SHELL 過程 將實(shí)體表面和 或殼體邊界作為接觸面 將梁節(jié)點(diǎn)作為目標(biāo)的pilot節(jié)點(diǎn) 不需要添加目標(biāo)面 設(shè)置接觸單元選項(xiàng) KEYOPT 2 2激活MPC方法KEYOPT 12 5或6設(shè)置為綁定接觸KEYOPT 4 1力 分布表面KEYOPT 4 2剛性約束表面3 執(zhí)行分析 3 MPC約束用于SOLID BEAM和SHELL BEAM 實(shí)體結(jié)果 Solid Beam 使用MPC KEYOPT 4 2剛性約束表面 3 MPC約束用于SOLID BEAM和SHELL BEAM 實(shí)體結(jié)果 Solid Beam 使用MPC KEYOPT 4 1力 分布表面 3 MPC約束用于SOLID BEAM和SHELL BEAM 例子 實(shí)體結(jié)果 Solid Beam 使用MPC 3 MPC約束用于SOLID BEAM和SHELL BEAM 實(shí)體結(jié)果 Shell Beam 使用MPC KEYOPT 4 2剛性約束面 3 MPC約束用于SOLID BEAM和SHELL BEAM 實(shí)體結(jié)果 Shell Beam 使用MPC KEYOPT 4 1力 分布表面 3 MPC約束用于SOLID BEAM和SHELL BEAM 過程 將FE表面和 或邊界作為接觸面 加載節(jié)點(diǎn)作為目標(biāo)pilot節(jié)點(diǎn) 不需要添加目標(biāo)面 設(shè)置接觸單元選項(xiàng) KEYOPT 2 2激活MPC方法KEYOPT 12 5or6設(shè)置為綁定接觸KEYOPT 4