矩陣輸出
關注創建者：披著力學的碼農 創建時間：2020-03-31
矩陣輸出的視頻教程
Abaqus輸出矩陣：輸出總體矩陣、單元體矩陣及使用python生成、讀取矩陣文件的簡易代碼
課程內容： 簡易的總體矩陣和單元體矩陣輸出流程 輸出矩陣指令的具體選項 輸出矩陣時需要注意的具體問題 用python讀取矩陣文件，并輸出為excel形式（該課程有補充內容在課件的longmatrix文件夾里，有ppt文字教程說明） 運行python腳本自動生成矩陣文件 課程主要針對有一定abaqus基礎，想學習輸出矩陣方法的同學。
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1-06 基于matlab的混淆矩陣
基于matlab的混淆矩陣，根據預測結果輸出混淆矩陣。將自己標簽數據帶進去即可得到結果，可更改顏色，更改預測的個數，程序已調通，可直接運行。 購買后可下載視頻中的源程序文件。
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矩陣輸出的實例教程
1 概述
MSC Nastran模型的剛度矩陣和質量矩陣，可以輸出為文本文件。工程實際中，工程師可以校核、集成矩陣，進行第二次開發，完成商用軟件和自研程序的完美集成。例如：工程師有一個計算線性動力學方程組的瞬態python程序，可以集成MSC Nastran的剛度矩陣和質量矩陣。
2 剛度矩陣和質量矩陣的輸出方法
1) 剛度矩陣和質量矩陣輸出至punch（.pch）文件
如果需要在其他MSC Nastran計算中，重用MSC Nastran模型的矩陣，可以將MSC Nastran矩陣輸出至Punch文件，方法為：
l 在MSC Nastran卡片中，添加參數：PARAM,EXTOUT,DMIGPCH
注：Punch文件中的矩陣，Patran不支持
2) 剛度矩陣和質量矩陣輸出至f06（.f06）文件
如果想直接在f06中查看輸出的矩陣，可以使用如下方法：
l 在執行控制部分（CEND前），添加如下卡片：
COMPILE EXTOUT $
ALTER 'RETURN'(,-1) $
MATPRN KAA,,,,// $
MATPRN MAA,,,,// $
l 添加如下參數（BEGIN BULK），例如：PARAM,EXTOUT,DMIGPCH
實例：
輸入文件：
剛度矩陣
質量矩陣
3 參考信息
適用版本：MSC Nastran 2005及以后版本。
展開 1 概述
MSC Nastran模型的剛度矩陣和質量矩陣，可以輸出為文本文件。工程實際中，工程師可以校核、集成矩陣，進行第二次開發，完成商用軟件和自研程序的完美集成。例如：工程師有一個計算線性動力學方程組的瞬態python程序，可以集成MSC Nastran的剛度矩陣和質量矩陣。
2 剛度矩陣和質量矩陣的輸出方法
1) 剛度矩陣和質量矩陣輸出至punch（.pch）文件
如果需要在其他MSC Nastran計算中，重用MSC Nastran模型的矩陣，可以將MSC Nastran矩陣輸出至Punch文件，方法為：
l 在MSC Nastran卡片中，添加參數：PARAM,EXTOUT,DMIGPCH
注：Punch文件中的矩陣，Patran不支持
2) 剛度矩陣和質量矩陣輸出至f06（.f06）文件
如果想直接在f06中查看輸出的矩陣，可以使用如下方法：
l 在執行控制部分（CEND前），添加如下卡片：
COMPILE EXTOUT $
ALTER 'RETURN'(,-1) $
MATPRN KAA,,,,// $
MATPRN MAA,,,,// $
l 添加如下參數（BEGIN BULK），例如：PARAM,EXTOUT,DMIGPCH
實例：
輸入文件：
剛度矩陣
質量矩陣
3 參考信息
適用版本：MSC Nastran 2005及以后版本。
展開 在特殊情況下有可能需要結構的剛度矩陣，簡單的可以通過編程或者手算得到，但對于較為復雜的結構，這樣做顯然不劃算。NASTRAN提供了輸出單元剛度矩陣的方法，下面就輸出方法做簡單介紹。
1.輸出剛度矩陣的設置
首先你需要建立有限元模型，并設置自由-自由模態分析工況。你可以通過卡片PARAM\UNSUPPORTED_PARAMS設置輸出剛度矩陣，也可以通過在輸出的bdf文件中添加指定代碼PARAM,EXTOUT,DMIGPCH,將剛度矩陣輸出到pch文件中，pch文件中的輸出效果見圖1.
圖1 輸出的剛度矩陣
2.剛度矩陣解釋
圖1出自某個不具名字的大神，解釋的很清楚。小翼在這里簡單描述下我的理解。首先第一行是剛度矩陣的介紹，詳細的含義可以參見nastran的幫助文檔。對小翼有用的僅僅是矩陣總列數，132這個數字說明該結構共有132/6=22個節點，剛度矩陣是132行X132列。每個節點6個自由度，把總剛度矩陣想象成22*22個6X6的子矩陣，一個子矩陣代表一個節點，這樣容易理解數值怎么往總剛度矩陣里面填寫。
從第二行開始是剛度矩陣的具體數值（黑色下劃線數值-剛度系數）和位置信息，紅色下劃線數字代表列節點編號Ci，綠色代表行節點編號Ri(i=1,2,...,22)，由Ci和Ri即可確定剛度系數屬于哪一個子矩陣。藍色數字代表剛度系數在子矩陣中的列數cm，粉紅色下劃線代表黑色下劃線數值在子矩陣中的行數rm，（m=1,2,...,6）行數列數配合可以確定剛度系數在子矩陣中的位置。例如圖一中帶下劃線的剛度系數在22X22矩陣中的K11子矩陣中的k11位置。
展開 在比較深入的CAE分析過程中，我們可能會關注模型中某些部分的剛度分布情況，因此需要提取剛度矩陣參數，因為使用相對較少，目前的Abaqus前處理模塊CAE中還無法直接實現該設置，因此需要對其inp文件進行局部修改來定義。
Abaqusn輸出剛度矩陣主要分為兩大類，一類是輸出某一部分的單元的剛度矩陣，一類是輸出整體模型的剛度矩陣（可含單元、彈簧、質量、阻尼、力等）。
下面我們分別對這兩中情況分別討論：
1、輸出單元矩陣
輸出單元剛度矩陣的方式相對容易理解，當然你也可以從自帶的英文幫助中需找答案，你只需要在inp文件中添加下述關鍵字即可：
*File Format,ASCII
*Element Matrix Output,Elset=xxx,
File Name=xxx,Frequency=1,Output File=User Defined,Stiffness=Yes
其中第一行的目的是將軟件默認生成的二進制文件轉化為ASCII格式文件，以方便直接查看和讀取避免亂碼。Elset后面的xxx對應的是之前已經定義好的單元集的名稱，也就是你想要獲取的那部分單元。File Name后面的xxx是abaqus計算后所提取出的單元矩陣所保存的文件名稱，后綴為.mtx ，也就是說最終在工作目錄中會生成一個xxx.mtx的文件，可以通過記事打開的剛度矩陣文件。
展開 =======概述=======
EMM(Export Matlab Matrix)是集成在ABAQUS/CAE中的一個插件，能夠一鍵輸出Abaqus模型的單元及全局剛度、質量、載荷矩陣，并自動轉換為MATLAB矩陣。
Abaqus可以輸出剛度、質量等單元或者全局矩陣。但需要手動添加關鍵詞，較為麻煩，且輸出的.mtx矩陣格式比較亂，不易閱讀。
本工具能一鍵實現以下功能：
1. 輸出Abaqus模型的剛度、質量、載荷矩陣到.mtx，包括單元和全局的；
2. 將上述矩陣轉換為MATLAB的.mat文件；
3. 用Matlab打開上述.mat文件。
如果用戶有任何問題或者需要合作，歡迎聯系我們。email: SnowWave02@qq.com
=======使用過程=======
打開Abaqus模型，切換到Job模塊，在Abaqus菜單欄的Plug-ins里看到iSolver插件的菜單。
點擊iSolver->Export Matlab Matrix…，彈出EMM界面。
勾選需要輸出的矩陣和Set，點擊EMM界面右側的Submit后將提交Abaqus計算，計算完畢得到如下類似矩陣。
=====演示視頻======
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c11343
=====下載======
用到的模型
Job-Cabin-T.rar
用戶手冊
Export Matlab Matrix工具說明(SnowWave02 20191217).pdf
EMM插件
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矩陣輸出的相關專題、標簽、搜索
矩陣輸出的最新內容
可選是否保存整體剛度/質量矩陣為稀疏矩陣/全矩陣形式
軟件界面見下圖：
若勾選導出后打開matlab，可直接查看：
軟件實現原理
使用注意事項
軟件啟動速度較慢，需要有點耐心，鄙人對于 PySide 的打包技術認識有限
若 inp 文件內沒有密度參數，是不能導出質量矩陣的，建議在動力類型的分析步中進行導出質量矩陣
非協調單元和雜交單元只能輸出質量矩陣
return 0.0;
}
else if (col >= this->m_Col)
{
std::cout << "Error: <GetMatrixEle> Input col >= m_Col" << std::endl;
return 0.0;
}
else
{
return this->m_Matrix[row][col];
}
}
//矩陣輸出
為了求解矩陣方程，我們可以使用直接或迭代方法，其中輸入是剛度矩陣和載荷，輸出是位移。
直接求解器
直接求解器依賴于LDLT分解，該方法在結構分析中應用廣泛，這種方法對剛度矩陣的數值特性不敏感，因此適用性比較好，它們的運行過程包含兩步。首先，將對稱剛度矩陣分解為下三角陣；然后，執行前向消元和后向替換（FBS）來求解結果系統，這一步也稱為求解算法的FBS部分。
一種流行的方法是通過使用隱藏層輸出矩陣的偽逆求解權重來最小化預期輸出和實際目標值之間的誤差。
RBF 網絡可以用于深度學習嗎？
RBF 網絡的概念可以應用于更深的設計，即使它們通常是具有單個隱藏層的淺層網絡。
</p><p><br></p><blockquote><strong>這種自定義單元方式為多種CAE軟件協同二次開發提供了一種可能</strong>，眾所周知，ABAQUS的非線性方程組求解能力是行業翹楚，這時候如果能得到描述方程組的關鍵矩陣，如固體力學的運動方程中的KK、MM和CC，直接導入ABAQUS便可以求解，相較于UEL二次開發，節省了向ABAQUS主程序輸出關鍵矩陣的編程工作，至于 <span
在敏感性分析中，通過COP矩陣預測輸出變化，COP的數值告訴我們模型質量，此外可以看到參數對輸出的影響。所以我們會得到在light guide設計參數中有有哪幾項設計參數是影響設計目標光導的亮度均勻性、均方根、光強度的關鍵，可以直接了解光學行為。
optiSLang優化，通過執行基于模型的多目標優化，然后進行局部和單目標直接優化，以實現可能的最佳設計，展示優化能力。
可更改線寬、云圖顏色（colormap）、縮放因子，繪 圖區將自動更新
提取節點位移最大值，顯示在云圖中
數據導出格式
圖片png格式，默認600分辨率
剛度矩陣
混淆矩陣，根據預測結果輸出混淆矩陣。將自己標簽數據帶進去即可得到結果，可更改顏色，更改預測的個數，基于MATLAB平臺，程序已調通可直接運行。
混淆矩陣，根據預測結果輸出混淆矩陣。將自己標簽數據帶進去即可得到結果，可更改顏色，更改預測的個數，基于MATLAB平臺，程序已調通可直接運行。標價為程序價格，不包含售后。程序保證可直接運行。
此.f04文件在常規.f04文件的基礎上增加了可以輸出的矩陣的信息，包括：矩陣維度、矩陣密度（稀疏程度）、矩陣數據產生的位置等。
以下圖為例，總剛度矩陣KJJZ是一個396×396的矩陣，其可以輸出的位置是在名稱為SEMG的subDMAP的第396行，類似的總質量矩陣MJJX可以輸出的位置是名稱為SEMG的subDMAP的第424行。
