MPC184_1.doc

MPC184 多点约束单元：刚性杆，刚性梁，滑块，球铰，销轴和万向联轴器 MP ME ST PR PP ED MPC184单元描述 MPC184包括使用拉格朗日乘子法实现运动约束的一类常用的多点约束单元。这些单元可以简单地分为“约束单元”或“连接单元”。 用户可以在一些需要施加运动约束的场合中使用这些单元。这些约束可以简单到铰链上的具有相同的位移值，也可以复杂到包括模型的刚性部分，或者在柔性体之间以某一特定方式传递运动的运动约束。例如，结构中可能包含一些刚性部件或者通过转动或滑块约束连接在一起的运动部件。结构的刚性部分可以使用MPC184的刚性杆或刚性梁单元来模拟，运动部分可以使用MPC184的滑块，球铰，销轴和万向联轴器单元模拟。因为这些单元使用拉格朗日乘子法实现，ANSYS能够输出约束反力和力矩。 使用的约束类型取决于实际的应用场合。 约束单元 如果没有其它说明，使用这些单元时，三维单元选项(KEYOPT(2) = 0)为默认值。 刚性杆/梁 图184.1??MPC184几何 MPC184可以用来模拟两个变形体之间的刚性约束，或者在工程模型中模拟传递力和力矩的刚性部件。这个单元也可以应用在由其它刚性结构热膨胀引起的变形分析中。 如果KEYOPT(1) = 0 (默认值)，单元为刚性杆，有二个节点，每个节点有三个自由度（仅有平移）。如果KEYOPT(1) = 1，单元为刚性梁，有二个节点，每个节点有六个自由度（X，Y，Z三个方向的平移和转动）。 该单元适合线性，大转动，大应变非线性情况。 滑块 设置KEYOPT(1) = 3来定义三节点的滑块单元。3维滑块单元(KEYOPT(2) = 0)每个节点有三个自由度(x，y和z方向平移)。2维滑块单元(KEYOPT(2) = 1)每个节点有二个自由度(x，y方向平移)。 滑块单元的运动约束施加方式：节点K被定义为从节点，该节点的运动轨迹始终在两个主节点（I和J）的连线上。K节点只允许在I和J节点连线上滑动。 球铰 设置KEYOPT(1) = 5来定义二节点的球铰。两个节点必须重合。3维球铰每个节点有三个自由度(x，y和z方向平移)。2维球铰单元(KEYOPT(2) = 1)每个节点有二个自由度(x，y方向平移)。 球铰单元的运动约束施加方式：组成单元的两个节点平移位移保持一致；不约束转动自由度（如果存在）。 说明 也可以使用CE或CP命令指定二个节点具有相同的位移值，在那种情况下，约束自由度被删除。然后，对球铰单元而言，约束通过拉格朗日乘子法施加，可以得到约束反力。使用CE或CP命令施加位移约束通常更有效率，如果可能，尽量使用CE或CP命令代替MPC184球铰单元。 链接单元 数值模拟中经常涉及两个零件连接的问题。这些链接所承受的运动约束可以简单到两个零件连接处的具有相同的位移值，也可以复杂到模型中两个变形体之间运动的传递。复杂的链接也可以包括一些控制机构，如限制器或挡块，两个物体相对运动分量的锁定器。在许多情况下，这些链接还可以包括在两个物体相对运动的未约束分量之间的刚度，阻尼或摩擦行为特性。 销轴链接和万向联轴器广泛应用于汽车，机器人，生物工程和其它行业。这些链接单元有二个节点。根据链接的不同定义，在二个节点上施加不同的运动约束。约束通过拉格朗日乘子法施加。 链接单元在每个节点上有六个自由度，定义六个相对运动分量：三个相对平移和三个相对转动。这六个相对运动分量主要用于模拟链接单元运动行为。对于链接单元，一些分量可能被运动约束限制住了，而另一些分量是“自由的”或者“无约束的”。万向联轴器和销轴链接单元中，二个节点假设为重合，相对位移为零。销轴链接单元只有一个相对旋转运动分量－绕着销轴旋转－是没有约束住的，而万向联轴器有两个旋转分量是自由的。 这些单元包括一些控制特性，如挡块，锁定器。一些激励载荷或边界条件也可以施加到单元的二个节点的相对运动分量上去。例如，在销轴链接中，可以在销轴旋转方向上设置挡块，限制旋转角度在一个特定范围内。也可以在二个节点旋转分量上施加位移或力边界条件模拟链接的驱动特性。驱动力或位移由实际机构―电动或液压系统―提供。 链接单元的未约束相对运动分量上可以施加线性刚度和阻尼特性。如果需要，可以施加与温度相关的刚度和阻尼特性。 除了ANSYS中已经存在的输出选项，链接单元的相对运动分量也可以输出。 该单元适合线性，大转动，大应变非线性情况。 销轴链接 设置KEYOPT(1) = 6定义二节点销轴链接。销轴单元的二个节点必须有相同的空间坐标。 MPC184销轴链接单元只有一个基本自由度－绕着轴或销相对旋转。单元能够包括控制特性，如未约束自由度上的挡块，锁定器。旋转边界条件也可以施加到相对运动分量上。另外，相对旋转方向可以施加线性刚度和阻尼特性。 A