仿真工程师为什么要在bonded（粘结）连接中使用基于MPC（多点约束）的接触？

你是否在绑定接触公式尝试从纯罚函数（Pure Penalty）更改为基于MPC的绑定？你是否知道这意味着什么？你是否曾想过该何时使用它？

在多个版本的 ANSYS MAPDL和ANSYS Mechanical（Workbench）中，已经可以选择将运动学多点约束（或MPCs）用于线性接触公式。在MAPDL中，该设置相对隐藏在KEYOPT(2)之下，但在Mechanical的“Details”菜单中的“Formulation” 下拉菜单中很容易找到。

在我们深入探讨使用多点约束接触的优势之前，让我们先回顾一下默认（纯罚函数）粘结的含义。粘结接触是一种基于接触连接的线性形式。两个物体之间基于线性罚函数的接触连接必须在一个物体上有接触单元，在另一个物体上有目标单元。接触单元和目标单元就像一层皮肤一样位于每个物体实体单元的外表面上。

接触单元和目标单元没有实际的自由度，它们依附于所连接的实体单元。在每个载荷增量的开始，接触单元会搜索在其关注范围内的任何目标单元，该范围由接触对的 “pinball radius”（搜索半径）设置定义。接触单元在法向具有刚度，该刚度定义了两个物体之间的连接。你可以把接触单元想象成一种胶水，将物体粘在一起。这种胶水的刚度就是法向接触刚度。所以，尽管有“粘结”的定义，但两个物体之间的连接仍然存在一定的柔性，如下所示，一个简单测试模型的接触刚度与产生的间隙的关系图说明了这一点：

相比之下，用于粘结接触的MPC公式不会为连接计算刚度。MPC连接在接触面上和目标面上的实体单元之间使用刚性约束方程，以实现真正的粘结连接。连接位置仍然使用接触单元的搜索半径确定，但在此之后，接触单元将被内部约束方程所取代。MPC方法具有以下优点：

Ø 约束方程消除了接触面和目标面上节点处的自由度。这减小了问题的规模，不过你可能需要密切关注所使用的求解器方法。在使用约束方程时，某些求解器的表现优于其他求解器。

Ø 由于约束方程定义了刚性连接，因此不需要进行接触刚度计算。

Ø 同时考虑了平动自由度和转动自由度。

Ø 由于约束方程基于MPC，因此在大变形分析中它们将被更新。

Ø MPC 选项也适用于不分离线性接触。因此，如果你需要一个真正的粘结或不分离连接，同时减少自由度数量并在大变形中更新，不妨试试MPC粘结和MPC不分离公式。