CAE软件操作小百科（22）

胡牧原　武秀根

1MPC是什么？

MPC（MultiPoint Constraints）即多点约束，在有限元计算中应用很广泛，其允许在计算模型不同的自由度之间强加约束.简单地说，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，然后令其他指定节点的某几个自由度与这个标准值建立某种关系.

Marc和MSC Nastran等将MPC定义为若干MPC单元，包括刚性约束单元与柔性约束单元.刚性单元局部刚度为无限大；而柔性单元只是建立不同节点的力与力矩的分配关系，也称之为插值单元，其局部刚度为0，不会对系统刚度产生影响.

Abaqus将MPC理解为多点的关系，一般在Interaction模块中定义，并将其细化为若干有交集的子集.

2MPC有哪些使用范围？

（1）描述非常刚硬的结构单元.如果结构模型中存在2个或2个以上的刚度相差很大的元器件时，那么刚度矩阵中对角系数差别太大，会引起矩阵病态.为解决该问题，应用适当的约束方程代替刚硬的弹性单元，以创建更为合理的有限元模型.

（2）在不同类型的单元间传递载荷.如在有限元模型中，包含三维实体单元和壳体单元不相容：实体单元节点有3个自由度（移动），而壳体单元节点有5个自由度（3个移动，2个转动），壳体单元上的力偶无法传递到实体单元上.为消除这种奇异性，必须建立一种连接，作用是在实体中建立一个耦合，以承受壳体力偶.

（3）任意方向的约束.当某节点可以沿着不平行于坐标轴的某个边界运动时，需要定义一个约束方程，该方程反映垂直于此边界的运动的约束.

（4）刚性连杆.

3Marc中有哪些MPC单元？

RBE2为刚性单元，将几个节点刚性地连接在一起.在使用RBE2单元时，只能指定一个主节点，且主节点的6个自由度被用来参与对从节点的载荷分配或约束.其主要用于焊接、扭矩施加和薄壁圆筒自由膨胀等.

RBE3为柔性单元，在计算中不会增加系统的刚度.力和力矩在RBE3单元的作用下通过相应的权值，被从节点分配到一系列主节点上.在实际应用中，RBE3单元没有RBE2单元应用广泛，原因是不好确定分配权值.注意：RBE3的Independent自由度最好没有旋转自由度.

RBAR为刚性梁单元，2个节点之间刚性连接（注意只限2个节点间）即2个节点间6个自由度保持一致.调整2个节点中的某个自由度，可将“焊接”约束变成“铰接”约束.

4Abaqus中Tie和Coupling有哪些区别？

Tie绑定相当于在各个自由度方向上都将两者捆绑在一起，2个面刚性连接，绑定区域不发生相对运动和变形，刚度较大.

Coupling可以只限制某一个或者某几个自由度，比Tie的灵活性更大，应用范围更广，也可以达到Tie的效果，但是操作相对于Tie要复杂一些.

5KCoupling和DCoupling有哪些区别？

一点对多点的KCoupling等价于MPC.DCoupling着重于强调耦合间的力和力矩的传递，对于位移的耦合不是刚性的，因此对某些边界条件的定义或者壳与固体的连接关系定义有用，如轴系的连接面等.通常，如果不关心耦合定义所在部位的计算精度的话，用KCoupling即可.

6如何保存Abaqus后处理数据？

利用Abaqus/CAE进行后处理会产生很多额外的模型信息，包括节点路径（Path）和曲线数据（XYData和XYPlots）等.从大型模型多次提取数据时，这些模型信息将变得尤为重要，因为其可以保证提取的效率和数据的一致性.

但是，在Abaqus程序发生意外崩溃时，其恢复功能（Recovery）只能恢复针对前处理模型的操作，不能恢复后处理中的操作和模型信息.这直接导致大量重复的点选操作，费时费力.

Abaqus/CAE模块实际上提供应对解决办法：保存界面对象（Save Session Objects）.通过File→Save Session Objects打开对话框，其中包括Objects和Visualization Options.前者为后处理额外模型信息，包括显示组（Display Group）、节点路径、曲线数据、显示截面（View Cut）、当前显示视角以及用户自定义视角（Current View + 11 View in Tool Bar）；后者包括各种后处理做图的结果.勾选想要保存的界面对象后，可以默认保存为xml格式文件，也可以保存为MDB（.cae）或者ODB（.odb）格式的文件.保存的文件可以通过FileLoad Session Objects重新导入后处理界面.

7Pro/E如何通过Elysium导入Abaqus？

CAD软件往往需要通过生成模型文件然后导入CAE软件.模型文件一般只能传递几何信息.

Elysium是将Pro/E模型导入Abaqus的辅助插件.其可以通过Abaqus提供的端口直接导入，不需要生成额外文件.除几何参数外，Elysium甚至可以直接导入Pro/E中的装配（Assembly）、零件（Part）和零件对应的材料属性.在有大量重复零件的大型模型中，将模型导入Abaqus只需为一种型号的零件划分一次网格，节省大量重复劳动，极大提升前处理效率.

使用Elysium，首先要进行安装，保证计算机已安装Pro/E（支持Wildfire 4.0/5.0，Creo 1.0）.

第一步，进入Abaqus，打开Assembly 模块，Tools→CAD Interface→Pro/Engineer弹出对话框，点击Enable打开CAD导入端口.

第二步，打开Elysium安装目录，运行该目录下的launch_wf5.bat（以wildfire5.0版本为例），菜单栏相比无插件Pro/E多出“Abaqus”一项，下拉菜单有“Open in Abaqus”以及“Write Elysium Assembly files”.

第三步，点击Open in Abaqus，模型即自动导入Abaqus，Part和Assembly名称保持与Pro/E一致.

在Pro/E中修改部件装配关系，再次点击Open in Abaqus，Abaqus中即会反映Pro/E中的修改.如果之前已经在Abaqus中进行过分组，施加载荷等操作，这些Abaqus中的修改仍将保留.

8如何在Abaqus中合并Instance的网格？

若要将Abaqus中划分的网格导入HyperMesh中，可以输出为inp格式的文件.但是如果模型有大量重复使用的Part，输出的inp文件导入HyperMesh后会有大量编号错误的节点，导致网格崩溃.在Abaqus中事先进行Renumber操作也不能解决该问题.

可行的方法是：将基于同一Part的非独立Instance合并进入一个Instance.进入Assembly模块，Instance→Merge/Cut，弹出对话框选择Mesh，Delete和All，点击OK，在窗口框选择或者在Instance列表中选择基于同一Part的Instance，确认后就会出现新的包含所选Instance网格的新Part.

在Merge/Cut对话框中，可以同时选择导入网格和几何，隐藏或删除原Instance，只合并边界重合节点或者合并所有重合节点.