胡牧原　武秀根

1MPC是什么？

MPC（MultiPoint Constraints）即多點(diǎn)約束，在有限元計算中應(yīng)用很廣泛，其允許在計算模型不同的自由度之間強(qiáng)加約束.簡單地說，MPC定義的是一種節(jié)點(diǎn)自由度的耦合關(guān)系，即以一個節(jié)點(diǎn)的某幾個自由度為標(biāo)準(zhǔn)值，然后令其他指定節(jié)點(diǎn)的某幾個自由度與這個標(biāo)準(zhǔn)值建立某種關(guān)系.

Marc和MSC Nastran等將MPC定義為若干MPC單元，包括剛性約束單元與柔性約束單元.剛性單元局部剛度為無限大；而柔性單元只是建立不同節(jié)點(diǎn)的力與力矩的分配關(guān)系，也稱之為插值單元，其局部剛度為0，不會對系統(tǒng)剛度產(chǎn)生影響.

Abaqus將MPC理解為多點(diǎn)的關(guān)系，一般在Interaction模塊中定義，并將其細(xì)化為若干有交集的子集.

2MPC有哪些使用范圍？

（1）描述非常剛硬的結(jié)構(gòu)單元.如果結(jié)構(gòu)模型中存在2個或2個以上的剛度相差很大的元器件時，那么剛度矩陣中對角系數(shù)差別太大，會引起矩陣病態(tài).為解決該問題，應(yīng)用適當(dāng)?shù)募s束方程代替剛硬的彈性單元，以創(chuàng)建更為合理的有限元模型.

（2）在不同類型的單元間傳遞載荷.如在有限元模型中，包含三維實體單元和殼體單元不相容：實體單元節(jié)點(diǎn)有3個自由度（移動），而殼體單元節(jié)點(diǎn)有5個自由度（3個移動，2個轉(zhuǎn)動），殼體單元上的力偶無法傳遞到實體單元上.為消除這種奇異性，必須建立一種連接，作用是在實體中建立一個耦合，以承受殼體力偶.

（3）任意方向的約束.當(dāng)某節(jié)點(diǎn)可以沿著不平行于坐標(biāo)軸的某個邊界運(yùn)動時，需要定義一個約束方程，該方程反映垂直于此邊界的運(yùn)動的約束.

（4）剛性連桿.

3Marc中有哪些MPC單元？

RBE2為剛性單元，將幾個節(jié)點(diǎn)剛性地連接在一起.在使用RBE2單元時，只能指定一個主節(jié)點(diǎn)，且主節(jié)點(diǎn)的6個自由度被用來參與對從節(jié)點(diǎn)的載荷分配或約束.其主要用于焊接、扭矩施加和薄壁圓筒自由膨脹等.

RBE3為柔性單元，在計算中不會增加系統(tǒng)的剛度.力和力矩在RBE3單元的作用下通過相應(yīng)的權(quán)值，被從節(jié)點(diǎn)分配到一系列主節(jié)點(diǎn)上.在實際應(yīng)用中，RBE3單元沒有RBE2單元應(yīng)用廣泛，原因是不好確定分配權(quán)值.注意：RBE3的Independent自由度最好沒有旋轉(zhuǎn)自由度.

RBAR為剛性梁單元，2個節(jié)點(diǎn)之間剛性連接（注意只限2個節(jié)點(diǎn)間）即2個節(jié)點(diǎn)間6個自由度保持一致.調(diào)整2個節(jié)點(diǎn)中的某個自由度，可將“焊接”約束變成“鉸接”約束.

4Abaqus中Tie和Coupling有哪些區(qū)別？

Tie綁定相當(dāng)于在各個自由度方向上都將兩者捆綁在一起，2個面剛性連接，綁定區(qū)域不發(fā)生相對運(yùn)動和變形，剛度較大.

Coupling可以只限制某一個或者某幾個自由度，比Tie的靈活性更大，應(yīng)用范圍更廣，也可以達(dá)到Tie的效果，但是操作相對于Tie要復(fù)雜一些.

5KCoupling和DCoupling有哪些區(qū)別？

一點(diǎn)對多點(diǎn)的KCoupling等價于MPC.DCoupling著重于強(qiáng)調(diào)耦合間的力和力矩的傳遞，對于位移的耦合不是剛性的，因此對某些邊界條件的定義或者殼與固體的連接關(guān)系定義有用，如軸系的連接面等.通常，如果不關(guān)心耦合定義所在部位的計算精度的話，用KCoupling即可.

6如何保存Abaqus后處理數(shù)據(jù)？

利用Abaqus/CAE進(jìn)行后處理會產(chǎn)生很多額外的模型信息，包括節(jié)點(diǎn)路徑（Path）和曲線數(shù)據(jù)（XYData和XYPlots）等.從大型模型多次提取數(shù)據(jù)時，這些模型信息將變得尤為重要，因為其可以保證提取的效率和數(shù)據(jù)的一致性.

但是，在Abaqus程序發(fā)生意外崩潰時，其恢復(fù)功能（Recovery）只能恢復(fù)針對前處理模型的操作，不能恢復(fù)后處理中的操作和模型信息.這直接導(dǎo)致大量重復(fù)的點(diǎn)選操作，費(fèi)時費(fèi)力.

Abaqus/CAE模塊實際上提供應(yīng)對解決辦法：保存界面對象（Save Session Objects）.通過File→Save Session Objects打開對話框，其中包括Objects和Visualization Options.前者為后處理額外模型信息，包括顯示組（Display Group）、節(jié)點(diǎn)路徑、曲線數(shù)據(jù)、顯示截面（View Cut）、當(dāng)前顯示視角以及用戶自定義視角（Current View + 11 View in Tool Bar）；后者包括各種后處理做圖的結(jié)果.勾選想要保存的界面對象后，可以默認(rèn)保存為xml格式文件，也可以保存為MDB（.cae）或者ODB（.odb）格式的文件.保存的文件可以通過FileLoad Session Objects重新導(dǎo)入后處理界面.

7Pro/E如何通過Elysium導(dǎo)入Abaqus？

CAD軟件往往需要通過生成模型文件然后導(dǎo)入CAE軟件.模型文件一般只能傳遞幾何信息.

Elysium是將Pro/E模型導(dǎo)入Abaqus的輔助插件.其可以通過Abaqus提供的端口直接導(dǎo)入，不需要生成額外文件.除幾何參數(shù)外，Elysium甚至可以直接導(dǎo)入Pro/E中的裝配（Assembly）、零件（Part）和零件對應(yīng)的材料屬性.在有大量重復(fù)零件的大型模型中，將模型導(dǎo)入Abaqus只需為一種型號的零件劃分一次網(wǎng)格，節(jié)省大量重復(fù)勞動，極大提升前處理效率.

使用Elysium，首先要進(jìn)行安裝，保證計算機(jī)已安裝Pro/E（支持Wildfire 4.0/5.0，Creo 1.0）.

第一步，進(jìn)入Abaqus，打開Assembly 模塊，Tools→CAD Interface→Pro/Engineer彈出對話框，點(diǎn)擊Enable打開CAD導(dǎo)入端口.

第二步，打開Elysium安裝目錄，運(yùn)行該目錄下的launch_wf5.bat（以wildfire5.0版本為例），菜單欄相比無插件Pro/E多出“Abaqus”一項，下拉菜單有“Open in Abaqus”以及“Write Elysium Assembly files”.

第三步，點(diǎn)擊Open in Abaqus，模型即自動導(dǎo)入Abaqus，Part和Assembly名稱保持與Pro/E一致.

在Pro/E中修改部件裝配關(guān)系，再次點(diǎn)擊Open in Abaqus，Abaqus中即會反映Pro/E中的修改.如果之前已經(jīng)在Abaqus中進(jìn)行過分組，施加載荷等操作，這些Abaqus中的修改仍將保留.

8如何在Abaqus中合并Instance的網(wǎng)格？

若要將Abaqus中劃分的網(wǎng)格導(dǎo)入HyperMesh中，可以輸出為inp格式的文件.但是如果模型有大量重復(fù)使用的Part，輸出的inp文件導(dǎo)入HyperMesh后會有大量編號錯誤的節(jié)點(diǎn)，導(dǎo)致網(wǎng)格崩潰.在Abaqus中事先進(jìn)行Renumber操作也不能解決該問題.

可行的方法是：將基于同一Part的非獨(dú)立Instance合并進(jìn)入一個Instance.進(jìn)入Assembly模塊，Instance→Merge/Cut，彈出對話框選擇Mesh，Delete和All，點(diǎn)擊OK，在窗口框選擇或者在Instance列表中選擇基于同一Part的Instance，確認(rèn)后就會出現(xiàn)新的包含所選Instance網(wǎng)格的新Part.

在Merge/Cut對話框中，可以同時選擇導(dǎo)入網(wǎng)格和幾何，隱藏或刪除原Instance，只合并邊界重合節(jié)點(diǎn)或者合并所有重合節(jié)點(diǎn).