ANSYS知识普及5——如何模拟销轴连接（ANSYS专家编辑，非原创，欢迎转摘）

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编辑人：技术邻ANSYS专家

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MPC184单元详解（1）

1.销轴模型

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。

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。

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。

ANSYS单元库中另一种旋转链接单元是COMBIN7。COMBIN7单元允许用户控制连接柔度，摩擦，阻尼和其它控制特性。局部坐标系固定在链接上，并与之一起运动，所以，该单元可以应用于大变形分析中，(更多详细内容参见COMBIN7 - 销轴链接单元)。

MPC184销轴链接单元的节点上施加了运动约束确保节点有相同的位移，另外，只有一个相对旋转轴的转动自由度未被约束，另外二个转动被固定。

 

销轴

图184.6: "MPC184销轴单元几何" 显示单元的几何和节点位置。二个节点I和J定义一个单元。二个节点在初始位置假定具有相同的空间位置。

图184.6  MPC184销轴单元几何

必须在单元的第一个节点I上指定一个局部坐标系，可以在节点J上指定另一个局部坐标系。如果没有在节点J上指定局部坐标系，它的坐标系假定与节点I的相同。局部坐标的1方向通常指定沿着节点的旋转轴线上，局部坐标的2和3方向指定不是很严格。但是在变形过程中，它们将用来决定二个节点的相对旋转。局部坐标的方向符合图184.6: "MPC184销轴单元几何"中定义的惯例。局部坐标系随着相应的节点一起旋转(如果可能)。使用命令SECJOINT定义局部坐标系的标识。

施加在销轴链接单元的约束很容易由附着在节点I和J上的二个坐标系(笛卡尔)描述。(见图184.6: "MPC184销轴单元几何")。

在任何时刻，施加在销轴单元上的约束如下(图184.6: "MPC184销轴单元几何"):

位移约束:

u^I = u^J

其中，u^I 是节点I的位移矢量，u^J是节点J的位移矢量。

转动约束:

该单元目前不支持生死选项。

MPC184销轴单元输入数据概述总结了单元输入。MPC184销轴单元输出数据提供单元输出的总体描述。

输出定义