abaqus輸出剛度矩陣的案例
Abaqus一鍵輸出剛度矩陣和質(zhì)量矩陣的插件EMM ￥20
=======概述=======
EMM(Export Matlab Matrix)是集成在ABAQUS/CAE中的一個(gè)插件，能夠一鍵輸出Abaqus模型的單元及全局剛度、質(zhì)量、載荷矩陣，并自動(dòng)轉(zhuǎn)換為MATLAB矩陣。
Abaqus可以輸出剛度、質(zhì)量等單元或者全局矩陣。但需要手動(dòng)添加關(guān)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(shí)現(xiàn)以下功能：
1. 輸出Abaqus模型的剛度、質(zhì)量、載荷矩陣到.mtx，包括單元和全局的；
2. 將上述矩陣轉(zhuǎn)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(diǎn)擊iSolver->Export Matlab Matrix…，彈出EMM界面。
勾選需要輸出的矩陣和Set，點(diǎn)擊EMM界面右側(cè)的Submit后將提交Abaqus計(jì)算，計(jì)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(cè)
Export Matlab Matrix工具說明(SnowWave02 20191217).pdf
EMM插件
展開 Abaqus 輸出矩陣的方法
在比較深入的CAE分析過程中，我們可能會(huì)關(guān)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(shù)，因?yàn)槭褂孟鄬?duì)較少，目前的Abaqus前處理模塊CAE中還無法直接實(shí)現(xiàn)該設(shè)置，因此需要對(duì)其inp文件進(jìn)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(zhì)量、阻尼、力等）。
下面我們分別對(duì)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(duì)容易理解，當(dāng)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(guān)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(rèn)生成的二進(jìn)制文件轉(zhuǎn)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(duì)應(yīng)的是之前已經(jīng)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(jì)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(huì)生成一個(gè)xxx.mtx的文件，可以通過記事打開的剛度矩陣文件。
展開 【ABAQUS模態(tài)動(dòng)力學(xué)】Composite&abaqus 預(yù)應(yīng)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(yù)應(yīng)力模態(tài)
預(yù)應(yīng)力模態(tài)，按我的理解就是，假設(shè)t=0時(shí)，結(jié)構(gòu)的剛度矩陣、質(zhì)量矩陣為M0,K0；t=t1時(shí)，結(jié)構(gòu)（分析對(duì)象）收到外部激勵(lì)的作用，使得結(jié)構(gòu)的剛度矩陣，質(zhì)量矩陣發(fā)生改變，結(jié)構(gòu)的剛度矩陣、質(zhì)量矩陣為M1,K1；t=t2時(shí)，開始進(jìn)行特征值提取，此時(shí)求解的是t1狀態(tài)的結(jié)果。
從上面這個(gè)理解出發(fā)，ABAQUS預(yù)應(yīng)力模態(tài)只要在frequency分析步之前進(jìn)行General,Static分析步,打開NLGeom選項(xiàng)(分析過程中剛度矩陣會(huì)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(diǎn)理解，不一定完全正確，本文僅作為個(gè)人學(xué)習(xí)記錄之用，其他概不負(fù)責(zé)。
展開 nastran 中如何輸出質(zhì)量矩陣和剛度矩陣
我記得在patran 中輸出的bdf文件中輸入一條命令，運(yùn)行一下就可以了。但是記不得了。請(qǐng)教高手，先謝謝了。
MSC Nastran模型剛度矩陣和質(zhì)量矩陣的輸出方法
1 概述
MSC Nastran模型的剛度矩陣和質(zhì)量矩陣，可以輸出為文本文件。工程實(shí)際中，工程師可以校核、集成矩陣，進(jìn)行第二次開發(fā)，完成商用軟件和自研程序的完美集成。例如：工程師有一個(gè)計(jì)算線性動(dòng)力學(xué)方程組的瞬態(tài)python程序，可以集成MSC Nastran的剛度矩陣和質(zhì)量矩陣。
2 剛度矩陣和質(zhì)量矩陣的輸出方法
1) 剛度矩陣和質(zhì)量矩陣輸出至punch（.pch）文件
如果需要在其他MSC Nastran計(jì)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(shù)：PARAM,EXTOUT,DMIGPCH
注：Punch文件中的矩陣，Patran不支持
2) 剛度矩陣和質(zhì)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(zhí)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(shù)（BEGIN BULK），例如：PARAM,EXTOUT,DMIGPCH
實(shí)例：
輸入文件：
剛度矩陣
質(zhì)量矩陣
3 參考信息
適用版本：MSC Nastran 2005及以后版本。
展開 x.y MSC Nastran模型剛度矩陣和質(zhì)量矩陣的輸出方法
1 概述
MSC Nastran模型的剛度矩陣和質(zhì)量矩陣，可以輸出為文本文件。工程實(shí)際中，工程師可以校核、集成矩陣，進(jìn)行第二次開發(fā)，完成商用軟件和自研程序的完美集成。例如：工程師有一個(gè)計(jì)算線性動(dòng)力學(xué)方程組的瞬態(tài)python程序，可以集成MSC Nastran的剛度矩陣和質(zhì)量矩陣。
2 剛度矩陣和質(zhì)量矩陣的輸出方法
1) 剛度矩陣和質(zhì)量矩陣輸出至punch（.pch）文件
如果需要在其他MSC Nastran計(jì)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(shù)：PARAM,EXTOUT,DMIGPCH
注：Punch文件中的矩陣，Patran不支持
2) 剛度矩陣和質(zhì)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(zhí)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(shù)（BEGIN BULK），例如：PARAM,EXTOUT,DMIGPCH
實(shí)例：
輸入文件：
剛度矩陣
質(zhì)量矩陣
3 參考信息
適用版本：MSC Nastran 2005及以后版本。
展開 NASTRAN輸出剛度矩陣的方法
在特殊情況下有可能需要結(jié)構(gòu)的剛度矩陣，簡(jiǎn)單的可以通過編程或者手算得到，但對(duì)于較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，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(jiǎn)單介紹。
1.輸出剛度矩陣的設(shè)置
首先你需要建立有限元模型，并設(shè)置自由-自由模態(tài)分析工況。你可以通過卡片PARAM\UNSUPPORTED_PARAMS設(shè)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(gè)不具名字的大神，解釋的很清楚。小翼在這里簡(jiǎn)單描述下我的理解。首先第一行是剛度矩陣的介紹，詳細(xì)的含義可以參見nastran的幫助文檔。對(duì)小翼有用的僅僅是矩陣總列數(shù)，132這個(gè)數(shù)字說明該結(jié)構(gòu)共有132/6=22個(gè)節(jié)點(diǎn)，剛度矩陣是132行X132列。每個(gè)節(jié)點(diǎn)6個(gè)自由度，把總剛度矩陣想象成22*22個(gè)6X6的子矩陣，一個(gè)子矩陣代表一個(gè)節(jié)點(diǎn)，這樣容易理解數(shù)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(shù)值（黑色下劃線數(shù)值-剛度系數(shù)）和位置信息，紅色下劃線數(shù)字代表列節(jié)點(diǎn)編號(hào)Ci，綠色代表行節(jié)點(diǎn)編號(hào)Ri(i=1,2,...,22)，由Ci和Ri即可確定剛度系數(shù)屬于哪一個(gè)子矩陣。藍(lán)色數(shù)字代表剛度系數(shù)在子矩陣中的列數(shù)cm，粉紅色下劃線代表黑色下劃線數(shù)值在子矩陣中的行數(shù)rm，（m=1,2,...,6）行數(shù)列數(shù)配合可以確定剛度系數(shù)在子矩陣中的位置。例如圖一中帶下劃線的剛度系數(shù)在22X22矩陣中的K11子矩陣中的k11位置。
展開 ?abaqus提取單元的剛度矩陣和質(zhì)量矩陣
abaqus提取單元的剛度矩陣和質(zhì)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
ABAQUS 剛度矩陣 ￥1000
我有個(gè)abaqus的問題，你們幫幫我出出主意。 是這樣的：
1，TestElement.py 是編寫的測(cè)試代碼，可輸出8結(jié)點(diǎn)線性單元的剛度矩陣。
2，abaqus文件Job-testing.inp ，運(yùn)行可以輸出單元剛度矩陣。
問題是：他們的結(jié)點(diǎn)坐標(biāo)/排序，材料參數(shù)都一致， 但得到的剛度矩陣就不一樣。
需要：代碼輸出的剛度矩陣與abaqus得到的剛度矩陣一致或者基本一致。
TransferMatrix：導(dǎo)出Abaqus剛度矩陣
本期給大家推薦一款由木木自研的小工具：TransferMatrix，主要用于導(dǎo)出 Abaqus 中各種剛度矩陣，方便和自研的程序進(jìn)行實(shí)時(shí)對(duì)比，基于 Pyside6 搭建的軟件界面，用戶僅需導(dǎo)入 inp 文件，就可以自動(dòng)調(diào)用電腦內(nèi)的 Abaqus 進(jìn)行計(jì)算分析，不受限于 Abaqus 版本，可以導(dǎo)出：
單元剛度矩陣
單元質(zhì)量矩陣
單元分布節(jié)點(diǎn)荷載列陣
整體剛度矩陣
整體質(zhì)量矩陣
可選是否導(dǎo)出后打開 Matlab ，并保存為 mat 文件
默認(rèn)保存的格式為 csv，用戶可以直接在TransferMatrix 中查看
可選是否保存整體剛度/質(zhì)量矩陣為稀疏矩陣/全矩陣形式
軟件界面見下圖：
若勾選導(dǎo)出后打開matlab，可直接查看：
軟件實(shí)現(xiàn)原理
使用注意事項(xiàng)
軟件啟動(dòng)速度較慢，需要有點(diǎn)耐心，鄙人對(duì)于 PySide 的打包技術(shù)認(rèn)識(shí)有限
若 inp 文件內(nèi)沒有密度參數(shù)，是不能導(dǎo)出質(zhì)量矩陣的，建議在動(dòng)力類型的分析步中進(jìn)行導(dǎo)出質(zhì)量矩陣
非協(xié)調(diào)單元和雜交單元只能輸出質(zhì)量矩陣
在輸出載荷列陣時(shí)，Abaqus 產(chǎn)生的是單元節(jié)點(diǎn)的分布載荷，如果沒有這中載荷類型，也是無法導(dǎo)出的
建議再導(dǎo)入 inp 文件之前，確保這個(gè)文件能在 Abaqus 上跑通，本軟件只是負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)換剛度矩陣
不支持在TransferMatrix 中查看整體剛度/質(zhì)量矩陣，因?yàn)橐话闱闆r下全局矩陣尺寸很大，可選擇導(dǎo)出至 Matlab 中進(jìn)行查看
如果出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)提示，請(qǐng)選擇信任：
軟件同級(jí)目錄放置的config.json文件，里面配置的是本地的 abaqus.bat 和 matlab.exe 目錄，建議用 everything 工具搜索出這兩個(gè)的安裝位置，復(fù)制進(jìn)去即可。
展開 有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)部實(shí)現(xiàn)方式研究系列1：S4殼單元剛度矩陣研究
我們關(guān)注CAE中的結(jié)構(gòu)有限元，所以主要選擇了商用結(jié)構(gòu)有限元軟件中文檔相對(duì)較完備的Abaqus來研究?jī)?nèi)部實(shí)現(xiàn)方式，同時(shí)對(duì)某些問題也會(huì)涉及其它的Nastran/Ansys等商軟。為了理解方便有很多問題在數(shù)學(xué)上其實(shí)并不嚴(yán)謹(jǐn)，同時(shí)由于水平有限可能有許多的理論錯(cuò)誤，歡迎交流討論，也期待有更多的合作機(jī)會(huì)。
iSolver介紹視頻：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c12884
===第一篇：S4殼單元剛度矩陣研究。
Abaqus的殼單元剛度矩陣的理論基礎(chǔ)都是Kirchihoff（薄殼）和Mindlin（厚殼）理論，本章重點(diǎn)研究S4殼單元，該單元基于Mindlin理論，在自編程序中根據(jù)Mindlin理論編寫后和Abaqus結(jié)果對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)Mindlin和Abaqus差異很大，然后結(jié)合幫助文檔猜測(cè)Abaqus的S4單元的內(nèi)部修正方法。
===S4單元修正方法總結(jié)
Abaqus的S4單元的薄膜效應(yīng)剛度和面外彎曲剛度矩陣是完全積分，面外橫向剪切剛度是減縮積分。
展開 
有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)部實(shí)現(xiàn)方式研究系列6：General梁?jiǎn)卧?em>剛度矩陣 ￥1
一方面我們查閱Abaqus軟件手冊(cè)得到修正方法的說明，另一方面我們自己編程實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)有限元求解器，通過自研求解器和Abaqus的結(jié)果比較結(jié)合理論手冊(cè)如同管中窺豹一般來研究Abaqus的修正方法，從而猜測(cè)商用有限元軟件的內(nèi)部計(jì)算方法。在研究的同時(shí)，準(zhǔn)備將自己的研究成果記錄下來寫成一個(gè)系列文章，希望對(duì)那些不僅僅滿足使用軟件，而想了解軟件內(nèi)部實(shí)現(xiàn)方法甚至是做自己的軟件的朋友有些幫助。由于水平有限，里面可能有許多錯(cuò)誤，歡迎交流討論。
==第六篇：General梁?jiǎn)卧?em>剛度矩陣==
相對(duì)殼來說，在實(shí)際應(yīng)用過程中，商業(yè)軟件對(duì)梁的修正方式相對(duì)較少，如果自己編程序，采用這些修正方式可以得到和商業(yè)軟件完全一致的剛度矩陣，如果剛度矩陣完全一致，那么對(duì)任何的算例都可以得到和商業(yè)軟件完全一致的結(jié)果了。
實(shí)際的梁都是有截面形狀的，商用軟件分析時(shí)都采用兩步走的形式：
（1） 第一步：通過這些截面形狀類型和參數(shù)得到構(gòu)建梁?jiǎn)卧璧幕窘孛鎸傩詤?shù)，譬如矩形面積=長(zhǎng)*寬等。
（2） 第二步：利用上面得到的截面屬性參數(shù)組成梁?jiǎn)卧?em>剛度矩陣。
相對(duì)應(yīng)的，一般商用軟件的梁都有兩類：
（1） 一類是已知截面屬性參數(shù)的General梁，在Abaqus中創(chuàng)建梁時(shí)選擇General就是General梁。
（2） 另一類是已知截面形狀類型和幾何尺寸的Geometry梁，在Abaqus創(chuàng)建梁截面時(shí)選擇除General外的其它選項(xiàng)都是Geometry梁。
本篇先討論General梁?jiǎn)卧?em>剛度矩陣的基本理論和Abaqus的修正方式，Geometry梁的計(jì)算方法只是比第一類梁多了一步怎么從截面幾何參數(shù)得到截面屬性參數(shù)，當(dāng)然針對(duì)不同形狀類型，Abaqus也做了許多的修正，將放到下一篇中討論。
展開 有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)部實(shí)現(xiàn)方式研究系列22： 幾何非線性的剛度矩陣求解
我們關(guān)注CAE中的結(jié)構(gòu)有限元，所以主要選擇了商用結(jié)構(gòu)有限元軟件中文檔相對(duì)較完備的Abaqus來研究?jī)?nèi)部實(shí)現(xiàn)方式，同時(shí)對(duì)某些問題也會(huì)涉及其它的Nastran/Ansys等商軟。為了理解方便有很多問題在數(shù)學(xué)上其實(shí)并不嚴(yán)謹(jǐn)，同時(shí)由于水平有限可能有許多的理論錯(cuò)誤，歡迎交流討論，也期待有更多的合作機(jī)會(huì)。
自主結(jié)構(gòu)有限元求解器iSolver介紹視頻：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c12884
==第22篇：幾何非線性的剛度矩陣求解==
幾何非線性在界面上是很容易設(shè)置的，但商軟內(nèi)部的處理相當(dāng)復(fù)雜，我們從最基本的剛度矩陣的求解出發(fā)，看看在幾何非線性設(shè)置后，剛度矩陣具體是怎么實(shí)現(xiàn)的。本文首先介紹幾何非線性下的剛度矩陣的理論推導(dǎo)和計(jì)算機(jī)求解方法，說明理想的求解方式的困難點(diǎn)和猜測(cè)Abaqus內(nèi)部的解決方法。最后利用一個(gè)簡(jiǎn)單的算例通過對(duì)比iSolver和Abaqus的結(jié)果，部分驗(yàn)證我們對(duì)Abaqus幾何非線性的剛度矩陣的實(shí)現(xiàn)方式的猜測(cè)。
1.1 幾何非線性的剛度矩陣推導(dǎo)理論
在前面17章：幾何非線性的物理含義中，我們提到如果是非線性系統(tǒng)，應(yīng)變能W隨t的變化就是個(gè)非線性過程。每個(gè)時(shí)刻點(diǎn)可以求出一個(gè)斜率，這個(gè)斜率最終會(huì)形成當(dāng)前時(shí)刻點(diǎn)的剛度矩陣。
求導(dǎo)后得到的剛度K：
也就是剛度矩陣將分為兩塊：
（1） 上式的前面一部分稱為材料剛度陣，依然是以前的BDB形式，只不過B換成了當(dāng)前時(shí)刻的應(yīng)變位移矩陣
（2） 后面新增項(xiàng)一般稱為幾何剛度陣，在Abaqus中稱為初始應(yīng)力矩陣（initial stress stiffness）。
展開 有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)部實(shí)現(xiàn)方式研究系列12： 幾何梁?jiǎn)卧?em>剛度矩陣 ￥1
如果有任何其它疑問或者項(xiàng)目合作意向，也歡迎聯(lián)系我們：
snowwave02 From www.yqgqt.org.cn
email: snowwave02@qq.com
詳細(xì)研究方法，見附件：
有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)部實(shí)現(xiàn)方式研究系列12：幾何梁?jiǎn)卧?em>剛度矩陣.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(zhì)量矩陣研究。介紹Abaqus的S4和Nastran的Quad4單元的質(zhì)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(jì)算的求解方法。
http://www.yqgqt.org.cn/content/post/360565
第五篇：?jiǎn)卧_性驗(yàn)證。介紹有限元單元正確性的驗(yàn)證方法，通過多個(gè)實(shí)例比較自研結(jié)構(gòu)求解器程序iSolver與Abaqus的分析結(jié)果，從而說明整個(gè)正確性驗(yàn)證的過程和iSolver結(jié)果的正確性。
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/373743
第六篇：General梁?jiǎn)卧?em>剛度矩陣。介紹梁?jiǎn)卧幕A(chǔ)理論和Abaqus中General梁?jiǎn)卧?em>剛度矩陣的修正方式，采用這些修正方式可以得到和Abaqus梁?jiǎn)卧耆恢碌?em>剛度矩陣。
展開 有限元理論基礎(chǔ)及Abaqus內(nèi)部實(shí)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(yàn)證方法，通過多個(gè)實(shí)例比較自研結(jié)構(gòu)求解器程序iSolver與Abaqus的分析結(jié)果，從而說明整個(gè)正確性驗(yàn)證的過程和iSolver結(jié)果的正確性。
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/373743
第六篇：General梁?jiǎn)卧?em>剛度矩陣。介紹梁?jiǎn)卧幕A(chǔ)理論和Abaqus中General梁?jiǎn)卧?em>剛度矩陣的修正方式，采用這些修正方式可以得到和Abaqus梁?jiǎn)卧耆恢碌?em>剛度矩陣。
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/403932
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