abaqus 單元剛度的案例
?abaqus提取單元的剛度矩陣和質量矩陣
abaqus提取單元的剛度矩陣和質量矩陣：
*Output, history, variable=PRESELECT,
*File Format,ASCII
*Element Matrix Output,Elset=Beam-1.Set-2,
File Name=shuchu,Frequency=1,Output File=User Defined,Stiffness=Yes
*End Step
*Step
*Matrix generate，stiffness
*End Step
有限元理論基礎及Abaqus內部實現(xiàn)方式研究系列12： 幾何梁單元的剛度矩陣 ￥1
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/343905
第三篇：S4殼單元的剪切自鎖和沙漏控制。介紹Abaqus的S4單元如何來消除剪切自鎖以及S4R如何來抑制沙漏的。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/350865
第四篇：非線性問題的求解。介紹Abaqus在非線性分析中采用的數(shù)值計算的求解方法。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/360565
第五篇：單元正確性驗證。介紹有限元單元正確性的驗證方法，通過多個實例比較自研結構求解器程序iSolver與Abaqus的分析結果，從而說明整個正確性驗證的過程和iSolver結果的正確性。
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/373743
第六篇：General梁單元的剛度矩陣。介紹梁單元的基礎理論和Abaqus中General梁單元的剛度矩陣的修正方式，采用這些修正方式可以得到和Abaqus梁單元完全一致的剛度矩陣。
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/403932
第七篇：C3D8六面體單元的剛度矩陣。介紹六面體單元的基礎理論和Abaqus中C3D8R六面體單元的剛度矩陣的修正方式，采用這些修正方式可以得到和Abaqus六面體單元完全一致的剛度矩陣。
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/430177
第八篇：UMAT用戶子程序開發(fā)步驟。介紹基于Fortran和Matlab兩種方式的Abaqus的UMAT的開發(fā)步驟，對比發(fā)現(xiàn)開發(fā)步驟基本相同，同時采用Matlab更加高效和靈活。
展開 有限元理論基礎及Abaqus內部實現(xiàn)方式研究系列1：S4殼單元剛度矩陣研究
具體的剛度矩陣在Mindlin理論基礎上的修正如下表：
項次
剛度
修正情況
說明
修正
不修正
1
薄膜效應剛度
√
Abaqus為了消除殼單元出現(xiàn)的剪切鎖死，計算薄膜效應時把殼作為體來處理
2
面外彎曲剛度
√
3
面外橫向剪切剛度
√
（1）Abaqus為了處理薄板情況，增加了一個幾何因子
（2）為了消除沙漏問題增加相關剛度
4
第6自由度剛度
√
Abaqus取了和對角剛度相關的小量
5
其它非對角元素
√
（1）during analysis選項導致的小量
（2）第6自由度剛度相關小量
詳細研究方法，見附件：
有限元理論基礎及Abaqus內部實現(xiàn)方式研究系列1：S4殼單元剛度矩陣研究(SnowWave02 20170708).pdf
展開 有限元理論基礎及Abaqus內部實現(xiàn)方式研究系列7：C3D8R六面體單元的剛度矩陣
介紹有限元單元正確性的驗證方法，通過多個實例比較自研結構求解器程序iSolver與Abaqus的分析結果，從而說明整個正確性驗證的過程和iSolver結果的正確性。
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/373743
第六篇：General梁單元的剛度矩陣。介紹梁單元的基礎理論和Abaqus中General梁單元的剛度矩陣的修正方式，采用這些修正方式可以得到和Abaqus梁單元完全一致的剛度矩陣。
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/403932
展開 
【ABAQUS模態(tài)動力學】Composite&abaqus 預應力模態(tài)分析&輸出單元剛度矩陣
劃分網(wǎng)格
定義邊界條件
5.2 預應力模態(tài)
預應力模態(tài)，按我的理解就是，假設t=0時，結構的剛度矩陣、質量矩陣為M0,K0；t=t1時，結構（分析對象）收到外部激勵的作用，使得結構的剛度矩陣，質量矩陣發(fā)生改變，結構的剛度矩陣、質量矩陣為M1,K1；t=t2時，開始進行特征值提取，此時求解的是t1狀態(tài)的結果。
從上面這個理解出發(fā)，ABAQUS預應力模態(tài)只要在frequency分析步之前進行General,Static分析步,打開NLGeom選項(分析過程中剛度矩陣會不斷變化)。
提取單元剛度矩陣：
【ABAQUS 二次開發(fā)筆記】輸出單元剛度矩陣 - hayden_william - 博客園
以上均為我的一點理解，不一定完全正確，本文僅作為個人學習記錄之用，其他概不負責。
展開 (一維彈簧單元的直接剛度方法)Python編程和ABAQUS結果對比
在學習《有限元方法基礎教程》過程中，通過自己編程實現(xiàn)有限單元法的數(shù)值解答，加深對理論的理解。這個在我去年的時候就已經(jīng)發(fā)過帖子了，但是沒有講解代碼，沒有和ABAQUS有限元軟件對比。這次發(fā)帖子就是想講解代碼以及和ABAQUS結果對比，發(fā)現(xiàn)我又更深層次理解了有限元方法。
這次寫得是最簡單的模型：一維線彈簧單元。采用的是直接剛度法求解。
直接剛度法的求解思路如下所示，其中粉紅色的是輸入，淡藍色是輸出。主要是要區(qū)分齊次邊界條件和非齊次邊界條件，非齊次邊界條件的話就要修改【F】。
下面將貼出我用python寫得一維彈簧單元的直接剛度法：
例子計算：
如圖是一個彈簧系統(tǒng)，單元節(jié)點信息如下，5節(jié)點受到一個強制位移20mm，明顯這是一個非齊次邊界條件問題。
Python編程輸入信息如下：
結果如下：
可以看到，輸出結果和書上的答案一致。
下面進行ABAQUS模擬：
添加彈簧單元
添加邊界條件
顯示單元編號、節(jié)點編號如下所示，紅色表示單元編號，黃色是節(jié)點編號
ABAQUS計算結果如下：
首先是變形圖前后對比
反力云圖如下所示，基本和直接剛度法計算的結果一致
位移云圖如下所示，基本和直接剛度法計算的結果一致
整體剛度矩陣如下所示，因為ABAQUS彈簧單元是三維的，每一個節(jié)點有3個自由度，15x15，原味的剛度矩陣如下
我們把剛度矩陣轉化為一維的，方便和編程的結果對比
從結果可以看出，ABAQUS的整體剛度矩陣和直接剛度法計算出來的整體剛度矩陣有些差異，如圖標紅的所示。
那么在整體剛度矩陣上為什么ABAQUS會和直接剛度法的整體剛度矩陣有差異呢，到底ABAQUS的整體剛度矩陣對不對呢？答案將在下一期揭曉。歡迎大家積極討論。
展開 續(xù)集(一維彈簧單元的直接剛度方法)Python編程和ABAQUS結果對比
上一個帖子鏈接：(一維彈簧單元的直接剛度方法)Python編程和ABAQUS結果對比
上一個帖子我們對比了基于直接剛度法來求解得到一維彈簧單元的剛度矩陣和ABAQUS提取出來的不太一樣。
今天我來詳細講一下其中的原理。
例子：還是上一個帖子的例子，它是一個非齊次邊界條件的單自由度彈簧系統(tǒng)。
我們知道這個公式:
在整個系統(tǒng)來看，此時
所以我們可以寫出
***注意一下，這里的剛度矩陣 [k] 的行列式 |K| =0, 是沒有逆矩陣的。
現(xiàn)在我們的目的是想求出U2,U3,U4 這三個位置位移，我們改寫一下這個線性方程組
然后移項化簡
這時，我們可以刪掉U=0的行，以及對應的 [K] 中的列
整理一下
再把求得的位移反帶入公式中
這個是解線性方程組的直接解法，利用了矩陣的變換，結果是精確解。在過程中我們發(fā)現(xiàn)，原來不可逆的【K】矩陣經(jīng)過刪除行列之后變成了可逆的矩陣。
然而在ABAQUS中，不是這樣處理的。
在這一步的時候，我們的解法已經(jīng)介紹。然而，ABAQUS 運用了補償法這一巧妙的解法。在邊界的節(jié)點上補償一個剛度為kb的彈簧，其中Kb為大剛度系數(shù)，具體在公式中體現(xiàn)如下
不用懷疑，理論來講，方程組中的未知數(shù)U2,U3,U4,F1x,F5x的結果沒變。這個時候【K】的行列式|K|≠0，于是【K】有逆矩陣，我們可以直接通過解矩陣方法求解位置向量{U}，
在這里就要注意了，假設我們設Kb = 10^36 N/mm ，我們可以忽略F1x和F5x，所以求得的解都是近似解，解的精確程度取決于Kb取值的大小，Kb越大，結果越精確。
此時再把{U}反帶入
求得{F}。
展開 有限元理論基礎及Abaqus內部實現(xiàn)方式研究系列6：General梁單元剛度矩陣 ￥1
==總結==
General梁的B31單元的剛度矩陣在Timoshenko梁理論基礎上的修正如下表：
項次
剛度
修正
不修正
說明
1
軸向拉伸剛度
√
2
橫向彎曲剛度
√
采用減縮積分
3
軸向拉伸和橫向彎曲耦合剛度
√
根據(jù)形心偏置進行修正
4
軸向扭轉剛度
√
剪切中心的偏置會影響抗扭剛度系數(shù)J
5
橫向剪切剛度
√
增加了一個幾何因子，使得細長梁的時候該項趨于0。
6
軸向扭轉和橫向剪切耦合剛度
√
根據(jù)剪切中心的偏置進行修正。
7
其它元素
√
都為0
詳細研究方法，見附件：
有限元理論基礎及Abaqus內部實現(xiàn)方式研究系列6：General梁單元剛度矩陣(SnowWave02 20180830).pdf
==以往的系列文章==
第一篇：S4殼單元剛度矩陣研究。介紹Abaqus的S4剛度矩陣在普通厚殼理論上的修正。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/338859
第二篇：S4殼單元質量矩陣研究。介紹Abaqus的S4和Nastran的Quad4單元的質量矩陣。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/343905
第三篇：S4殼單元的剪切自鎖和沙漏控制。介紹Abaqus的S4單元如何來消除剪切自鎖以及S4R如何來抑制沙漏的。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/350865
第四篇：非線性問題的求解。
展開 基于ABAQUS的UEL子程序定義4節(jié)點平面應變等參單元的剛度問題
摘要：
采用基于ABAQUS的UEL子程序開發(fā)4節(jié)點平面應變等參單元，采用雙線性形函數(shù)，4點高斯積分，本構關系為線彈性各向同性材料，得到的單元剛度矩陣和ABABUS自帶的CPE4單元的單元剛度矩陣（剛度矩陣輸出方式為*element matrix output, elset= ALLE, stiffness=yes, OUTPUT FILE=USER DEFINED）不同；對比ANSYS的單元剛度矩陣，結果顯示兩者也不相同。問題出在哪里呢？本文檔將對此問題進行回答。
本文可以作為ABAQUS高級子程序UEL的入門級教程，做UEL的應該關注下！
基于ABAQUS的UEL子程序定義4節(jié)點平面應變等參單元的剛度問題（技術鄰 藍牙）.pdf
展開 有限元理論基礎及Abaqus內部實現(xiàn)方式研究系列22： 幾何非線性的剛度矩陣求解
1.4 聯(lián)系方式
如果有任何其它疑問或者項目合作意向，也歡迎聯(lián)系我們：
SnowWave02 From www.yqgqt.org.cn
email: snowwave02@qq.com
1.5 以往的系列文章
以往的系列文章：
1.5.1 ========第一階段========
第一篇：S4殼單元剛度矩陣研究。介紹Abaqus的S4剛度矩陣在普通厚殼理論上的修正。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/338859
第二篇：S4殼單元質量矩陣研究。介紹Abaqus的S4和Nastran的Quad4單元的質量矩陣。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/343905
第三篇：S4殼單元的剪切自鎖和沙漏控制。介紹Abaqus的S4單元如何來消除剪切自鎖以及S4R如何來抑制沙漏的。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/350865
第四篇：非線性問題的求解。介紹Abaqus在非線性分析中采用的數(shù)值計算的求解方法。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/360565
第五篇：單元正確性驗證。介紹有限元單元正確性的驗證方法，通過多個實例比較自研結構求解器程序iSolver與Abaqus的分析結果，從而說明整個正確性驗證的過程和iSolver結果的正確性。
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/373743
第六篇：General梁單元的剛度矩陣。介紹梁單元的基礎理論和Abaqus中General梁單元的剛度矩陣的修正方式，采用這些修正方式可以得到和Abaqus梁單元完全一致的剛度矩陣。
展開 Abaqus一鍵輸出剛度矩陣和質量矩陣的插件EMM ￥20
=======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(xiàn)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(lián)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
展開 
一個單元也能干大事之單元剛度初探
本公眾號將推出“一個單元也能干大事”系列文章，試圖從最小的單元出發(fā)，來為初學者講解一些有限元基本理論。該系列文章力爭篇幅短小，簡單通俗，深入本質，一看就懂，并且希望能跟讀者討論互動。
一個單元能干什么？今天我們來研究一下四邊形等參單元，試圖帶大家探討一下它的單元剛度矩陣。來，先跟我一起玩?zhèn)€小游戲，放松一下。
1個單元，4個點，8個位移，4條邊，哇
2個單元，8個點，16個位移，8條變，哇哇
3個單元，12個點，24個位移，12條變，哇哇哇……
關于四邊形等參單元剛度矩陣的推導，一般有限元教材都有詳細的介紹，這里就不再討論。書看千遍，不如公式推一遍，公式推千遍，不如代碼擼一行，我們直接上代碼，進行計算。
單元剛度矩陣如下，這是一個8*8的矩陣，我們來研究一下，該單元剛度矩陣的特性。
一、單元剛度矩陣是對稱矩陣，即滿足Kij=Kji
二、單元剛陣主對角線元素恒為正值；因為主對角元素表示力的方向和位移方向一致，故總為正值。
三、我們計算一下剛度矩陣的行列式
可以看到，行列式|K|=0，即單元剛陣是奇異陣，從物理意義上來解釋，這是因為計算單元剛陣時沒有對單元的節(jié)點加以約束，雖然，單元處于平衡狀態(tài)，但容許單元產生剛體位移，故從單元剛度平衡方程不可能得到唯一位移解。
四、我們來計算一下剛度矩陣的特征值
可以看到，矩陣共有八個特征值，其中有三個零特征值。你覺得這是偶然嗎？不，冥冥之中自有天數(shù)。剛度陣的秩為5，說明剛度矩陣只有5行是線性無關的，需要約束其中的3個自由度，方程Ku=F才能求解。而約束3個自由度，就是為了消除3個剛體位移。
展開 單元剛度矩陣
由（27a）式定義的單元剛度矩陣，由于應變B對于3結點三角形單元是常量陣，因此有
代入彈性矩陣D和應變矩陣B后，它的任一分塊矩陣可表示成
由(34)式立即可以得到
由此可見單元剛度矩陣是對稱矩陣。
為了進一步理解單元剛度矩陣的物理意義，我們同樣可以利用最小位能原理建立一
個單元的平衡，這就得到
Pe是單元結點載荷，當然應當包括其它相鄰單元對該單元的作用力。現(xiàn)把ae、Pe順序表示為
這是單元結點平衡方程，每個結點在x和y方向上各有一個平衡方程，3個結點共有六個平衡方程。方程左端是通過單元結點位移表示的單元結點內力，方程右端是單元結點外載。
令a1=1(ui=1),a2=a3=…＝a6=0
由（38）式可以得到
（39）式表明，單元剛度矩陣第一列元素的物理意義是：a1＝1。其他結點位移都為零時，需要在單元各結點位移方向上施加結點力的大小。當然，單元在這些結點力作用下處于平衡，因此在x和y 方向上結點力之和為零：
對于單元剛度矩陣中其他列的元素也可用同樣的方法得到它們的物理解釋。因此單元剛度矩陣中任一元素Kij物理意義為：當單元的第j個結點位移為單位位移而其他結點位移為零時，需在單元第j個結點位移方向上施加的結點力的大小。單元剛性大，則使結點產生單位位移所需施加的結點力就大。因此單元剛度矩陣中的每個元素反映了單元剛性的大小，稱為剛度系數(shù)。
展開 平面四邊形單元的剛度矩陣的推導 ￥2
本圖片是取自《有限元方法基礎教程》（國際單位制）（第五版）， 第六章 建立平面應力和平面應變剛度方程。
==》本博客是對于四節(jié)點四邊形單元的剛度矩陣的推導，沒有編程的實現(xiàn)。
cohesive單元剛度選擇與參數(shù)解釋 ￥10
cohesive單元剛度選擇與參數(shù)解釋
