ABAQUS进阶课堂：MPC约束的深入理解与应用

很多时候，在处理复杂装配体的时候，我们都用到MPC和Coupling。那么这么多种约束各适用于什么情况，对于承载又有什么区别呢？今天就用一个shell单元的简单案列和大家一起探讨一下。

图1 三维模型

如图一的T形连接件，通常实际工程结构是焊接件，但在有限元分析中，我们如何处理这种连接呢？通常我们会用共节点来处理，共节点把两部分当成一个部件，可以考虑连接处的变形。但也有时候，要实现共节点，需要较长时间进行前处理，因此考虑用MPC来进行连接。

今天对于这个薄壁件（壁厚1mm），我建立6个模型分别是：1 共节点2kinematic coupling 3MPC BEAM 4MPC Link 5 MPC Tie 6 MPC Pin，分别用7种方式处理这个连接，每个模型建立三个分析步，第一个分析步施加拉伸载荷，第二个分析步施加竖向载荷产生弯矩，第三个分析步施加扭转载荷，如图二所示。

图2  三种载荷工况

结果分析

求解过程中，使用MPC-Pin和MPC-Link的两个模型算到第二步（弯曲载荷）时第一个增量步不收敛，其余模型顺利计算完成。究其原因，我们知道杆单元是不能承受弯曲载荷的，这里的Link便是将两节点使用刚性杆单元连起来，而Pin是将两节点的三个平移自由度绑定到一起，也不能承受弯曲载荷。同样扭矩载荷也是不收敛的。

再看看拉伸载荷工况结果：6种处理方式在拉伸载荷下结果几乎是一致的，可见，它们均可传递拉力载荷。

图3 拉伸载荷应力云图

弯曲载荷工况结果：剩下四种方法应力大小及分布也是几乎一致的。

图4 弯曲载荷应力云图

再看扭转载荷工况结果：四种方法得到的应力大小及分布也是几乎一致的。

图5 扭转载荷应力云图

结论

由本案例可知，对于shell单元文中提到6种连接方式，MPC-Link及MPC-Pin不能传递弯曲和扭转，其余四种几乎是等效的。后续，针对实体单元再做验证。

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