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Ansys中的接触协调条件和多点约束MPC
1、Ansys中的接触协调条件
在文章《Ansys中常用的接触类型及接触面和目标面的选择原则》中介绍了Ansys中的接触类型。为了阻止接触表面相互穿过,这两个表面间必须建立—个关系,这个关系即为接触的协调条件。
用一个弹簧施加接触协调条件称为罚函数法.弹簧刚度或接触刚度称为罚参数。该弹簧的变形量△满足方程:F=k△。接触刚度(k)越大,接触表面的侵入越少。但是,若该值太大,会导致收敛困难。
还可用另外一种方法,即拉格朗日乘子法。增加一个附加自由度接触压力,以满足不侵入条件。
将罚函数法和拉格朗日乘子法结合起来施加接触协调条件,合称为增强的拉格朗日法。在迭代的开始,接触协调条件基于惩罚刚度决定。—旦达到平衡,就检查许可侵入量。这时,如果有必要,接触压力增大,继续进行迭代。
2、Ansys中的多点约束MPC
在接触问题上经常会用到多点约束MPC(Multi-point constraints),它允许在计算模型不同的自由度之间强加约束。简单来说,MPC定义的是一种节点自由度的耦合关系,即以一个节点的某几个自由度为标准值,然后令其他指定的节点的某几个自由度与这个标准值建立某种关系。多点约束常用于表征一些特定的物理现象,比如刚性连接、铰接、滑动等。多点约束也可用于不相容单元间的载荷传递,是一项重要的有限元建模技术。
MPC对于处理接触连接时有几点注意事项:(1)接触面节点上不能施加MPC以外的位移边界条件或者是其他约束耦合方程。因为接触点的一些自由度已在MPC约束删除,单独施加会产生约束过多现象;(2)约束面时不宜过多,否则会引起对内存需求峰值过高,内存较少时应以考虑。