ansys 質(zhì)量單元的案例
hypermesh-ansys聯(lián)合仿真之質(zhì)量單元
質(zhì)量單元屬于0維單元，ANSYS提供了質(zhì)量單元mass21，該單元有6個(gè)自由度，3個(gè)平動(dòng)自由度和3個(gè)繞軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，可以分別設(shè)置不同方向上的不同質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，但是一般3個(gè)平動(dòng)方向上的質(zhì)量是相同的，而3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可能分別不同。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可能對(duì)某些非轉(zhuǎn)動(dòng)模態(tài)影響較小甚至可以忽略，但是對(duì)某些模態(tài)影響比較明顯，所以在較容易獲得部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的情況下盡量將部件簡化為質(zhì)量單元時(shí)輸入每個(gè)方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量參數(shù)。
質(zhì)量單元的另一個(gè)功能是作為輔助單元使用，在利用hypermesh為ANSYS求解器建模前處理時(shí)，涉及到不同零部件單元之間的連接裝配，此時(shí)在一些連接單元的節(jié)點(diǎn)上需要安放一個(gè)單元才能在導(dǎo)入ANSYS計(jì)算時(shí)正常進(jìn)行，下面舉實(shí)例說明。
上圖是一個(gè)板通過4個(gè)紫色的柱焊接在板的4個(gè)孔上，建模是通過CERIG單元將板與柱在焊接位置剛性連接，然后在4個(gè)柱的頂端安裝在其他部件上，這里將柱的頂端連接到同一個(gè)節(jié)點(diǎn)上（節(jié)點(diǎn)號(hào)為4417），然后在該節(jié)點(diǎn)上施加固定約束邊界條件。建好模型后導(dǎo)出CBD文件并讀入ANSYS進(jìn)行模態(tài)求解，開始求解時(shí)報(bào)出如下圖錯(cuò)誤。
報(bào)錯(cuò)信息顯示為，約束方程1有未使用的節(jié)點(diǎn)4417。主要原因是hypermesh中的CERIG單元轉(zhuǎn)化到ANSYS是約束方程。在建立節(jié)點(diǎn)耦合時(shí)，比如將若干單元的節(jié)點(diǎn)自由度耦合到一個(gè)新建的節(jié)點(diǎn)時(shí)，這個(gè)新建節(jié)點(diǎn)比如依附于某個(gè)單元，否則求解時(shí)就會(huì)報(bào)出上述錯(cuò)誤信息，這里的解決方案就是在節(jié)點(diǎn)4417處建立一個(gè)mass21單元，為了消除mass21單元對(duì)求解結(jié)果的影響需將mass21的質(zhì)量屬性設(shè)置到非常低，特別是在模態(tài)求解時(shí)，質(zhì)量會(huì)嚴(yán)重影響模態(tài)求解結(jié)果，效果如下圖。
展開 ANSYS中整體、單元剛度和質(zhì)量矩陣的提取
指定輸出單元矩陣
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! 這時(shí)用編輯器打開cp.out文件，可以看到按單元寫出的質(zhì)量、剛度等矩
陣
ANSYS中整體、單元剛度和質(zhì)量矩陣的提取.rar
『分享』ANSYS中整體、單元剛度和質(zhì)量矩陣的提取
指定輸出單元矩陣
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求含有板單元、梁單元、質(zhì)量單元、彈簧單元、三維實(shí)體單元的實(shí)例
有哪位大神能給小弟提供上述實(shí)例哦，非常感謝！！！！
BCC點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)梁單元Abaqus壓縮仿真模擬-顯示動(dòng)力學(xué)質(zhì)量縮放 ￥19.89
本文通過abaqus顯示動(dòng)力學(xué)的方法對(duì)BCC結(jié)構(gòu)進(jìn)行壓縮仿真模擬，同時(shí)為減小計(jì)算量，采用梁單元模擬點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，壓頭設(shè)置為剛性面，添加質(zhì)量縮放，加快運(yùn)算速度，為點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)壓縮模擬提供一種便捷方法。
1. 建立BCC點(diǎn)陣模型,以單胞尺寸5X5X5為例。
a.首先建立立方體實(shí)體，然后對(duì)實(shí)體進(jìn)行處理，得到點(diǎn)陣單胞點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。
b.建立單胞BCC梁單元點(diǎn)陣模型,然后進(jìn)行刪除面的操作，得到單胞BCC點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，接下來進(jìn)行陣列操作，得到最大外形尺寸為25x25x25的點(diǎn)陣壓縮模擬試件。
C.建立剛性壓板，設(shè)置參考點(diǎn)，模擬萬能試驗(yàn)機(jī)壓頭，剛性單元不參與計(jì)算，不影響計(jì)算結(jié)果，加快運(yùn)算速度。
2. 裝配，按壓縮試驗(yàn)進(jìn)行裝配，從上到下依次為壓板-點(diǎn)陣-壓板。
3.設(shè)置材料屬性，本文為鈦合金TC4，密度4.43e-9Tone/mm3,彈性模量為118000MPa，泊松比0.3，應(yīng)力應(yīng)變值見下表所示。
設(shè)置截面屬性Beam，定義截面半徑0.5mm
指派截面，定義方向[1,2,3]，完成材料屬性設(shè)置。
4.設(shè)置分析步Dynamic,Explicit，時(shí)間設(shè)置為5s，以每秒1mm的速度進(jìn)行壓縮模擬，開啟質(zhì)量縮放為1e-5，歷程輸出勾選位移和力，以便輸出力-位移曲線，然后計(jì)算相應(yīng)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。
5.設(shè)置相互作用-切向行為和法向行為，摩擦系數(shù)為0.3，設(shè)置通用接觸。
以下部分為付費(fèi)部分
展開 關(guān)于2D網(wǎng)格單元的質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和網(wǎng)格質(zhì)量的改善方法
通常來講，在劃分網(wǎng)格之前我們首先要確定網(wǎng)格質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，具體的網(wǎng)格質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)有如下幾項(xiàng)：（以汽車白車身的網(wǎng)格劃分經(jīng)驗(yàn)為例，目標(biāo)單元長度為8mm）
1、Min Size（最小單元長度）:3mm
2、Max Size（最大單元長度）:12mm
3、Aspect Ratio（單元長寬比）:小于5 （單元最長邊與最短邊的比值）
4、Warpage（翹曲度）:小于15° （單元偏離平面的量）
5、Max Interior Angle Quad（四邊形網(wǎng)格單元最大內(nèi)角）:140°
6、Min Interior Angle Quad（四邊形網(wǎng)格單元最小內(nèi)角）:40°
7、Max Interior Angle Tria（三角形網(wǎng)格單元最大內(nèi)角）:120°
8、Min Interior Angle Tria（三角形網(wǎng)格單元最小內(nèi)角）:30°
9、Skew（單元歪斜角）:小于40° （單元的扭曲角）
10、Jacobian（雅克比）:大于0.7
11、Chordal Deviation（弦差）:一般不考慮
12、% of Trias（三角形網(wǎng)格單元在總的網(wǎng)格里面所占的比例）:小于5%
展開 CAE黑話：網(wǎng)格質(zhì)量/雅可比/長寬比/畸形單元
無論你用 Ansys 還是 Abaqus，網(wǎng)格（Mesh）質(zhì)量直接決定了結(jié)果的生死。今天聊聊幾個(gè)繞不開的核心指標(biāo)：
1?? 雅可比比率 (Jacobian Ratio) 衡量單元從理想形狀（如正方形）映射到實(shí)際形狀的變形程度。理想值為1.0。當(dāng)雅可比值為負(fù)或過小時(shí)，意味著單元發(fā)生了自交或極度扭曲，會(huì)導(dǎo)致剛度矩陣奇異，計(jì)算直接崩潰（Singular Matrix）。
2?? 長寬比 (Aspect Ratio) 單元最長邊與最短邊的比值。在應(yīng)力梯度大的區(qū)域，長寬比過大會(huì)人為增加局部剛度，導(dǎo)致應(yīng)力集中結(jié)果偏低。通常建議關(guān)鍵區(qū)域保持在3:1以內(nèi)。
3?? 畸形單元 (Distorted Elements) 包括翹曲（Warping）、偏斜（Skewness）過大的單元。它們是非線性迭代收斂的“頭號(hào)殺手”。在顯式動(dòng)力學(xué)中，畸形單元還會(huì)導(dǎo)致時(shí)間步長（Time Step）急劇下降，讓計(jì)算耗時(shí)變成天文數(shù)字。
?? 工程師經(jīng)驗(yàn)： 先做幾何清理（Geometry Cleanup），再劃分網(wǎng)格。結(jié)構(gòu)分析優(yōu)先選用六面體（Hex），流體分析關(guān)注邊界層網(wǎng)格。網(wǎng)格不是越細(xì)越好，而是要在計(jì)算效率與收斂性之間找到平衡。
??技術(shù)鄰-大奎原創(chuàng)，禁止搬運(yùn)
展開 有限元基礎(chǔ)（三）----單元質(zhì)量
除了在分析是選用什么類型的單元，單元質(zhì)量也是非常重要的。而對(duì)于有限元的初學(xué)者，有時(shí)經(jīng)常被各種單元質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)搞得糊里糊涂，只知其限值，不知其所以然。今天我們就來剖析一下單元質(zhì)量。
說起單元質(zhì)量，人們往往看前處理軟件（Hypermesh，Ansa，TSV-Pre）里包含哪些檢查參數(shù)，其實(shí)單元質(zhì)量檢查項(xiàng)是由求解類型，和求解器決定的。如下圖所示，反映了對(duì)于殼單元各求解器所需檢查的必要不充分條件。
殼單元質(zhì)量參數(shù)定義：
Aspect Ratio（長寬比/縱橫比）
以下圖示描述了不同軟件對(duì)1階及2階殼單元長寬比的定義。
2. Skewness /SKEW（偏斜度）
以下圖示描述了不同軟件對(duì)1階及2階殼單元偏斜度的定義。
3. Warping/WARP 翹曲
以下圖示描述了不同軟件對(duì)1階及2階殼單元翹曲的定義。
4. Element Length/LENGTH 單元邊長
5. Squish (SQUISH) 擠壓
6. Angle (ANGLE) 內(nèi)角
7. Crash Time Step (CRASH) 沖擊時(shí)間步長 （LS-Dyna）
8. Jacobian（雅可比）
雅可比反映了單元偏離其理想形狀的程度。雅可比矩陣的行列式關(guān)系到單元從參數(shù)空間到全局坐標(biāo)空間的轉(zhuǎn)換。雅可比的取值范圍為0.0~1.0。
了解了這些，有助于我們了解求解器對(duì)于單元的適應(yīng)程度，幫助我們總結(jié)單元質(zhì)量檢查的經(jīng)驗(yàn)，避免由于單元質(zhì)量不合格引起的重復(fù)計(jì)算。
展開 如何從Ansys APDL中提取剛度矩陣與質(zhì)量矩陣？ ￥69
1.引論
經(jīng)常使用Ansys、Abaqus等一系列有限元分析軟件進(jìn)行計(jì)算、學(xué)習(xí)的學(xué)生或工程師們都會(huì)知道在有限元分析建模與計(jì)算中剛度矩陣與質(zhì)量矩陣的重要性。但是由于軟件的黑盒性質(zhì)，大家往往在實(shí)際使用十分成熟的商業(yè)化軟件的過程中慢慢忽視了有限元及其衍生出的商業(yè)軟件背后的原理與方法。
這時(shí)，不管是在學(xué)習(xí)中還是在工程應(yīng)用中往往都會(huì)遇到一個(gè)同樣的問題，那么就是如何將Ansys APDL運(yùn)行中的產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)（例如：剛度矩陣、質(zhì)量矩陣）導(dǎo)出成為我們熟悉的形式或文件格式，從而為我們所用，所分析。
因此我決定寫下此篇文章來幫助很多實(shí)際工作或?qū)W習(xí)中需要用到此類技能的同學(xué)、同事們，讓大家更了解Ansys APDL背后的工作原理與數(shù)據(jù)導(dǎo)出方式。
當(dāng)然，在社區(qū)中早就有大佬回答過了這個(gè)問題，并給大家制作了相應(yīng)的提取矩陣軟件，其軟件具備了簡單、便捷的操作方式，讓很多想要提取剛度矩陣與質(zhì)量矩陣的同僚們受益，那么我為什么還要寫一篇這樣的文章重新提起這樣一個(gè)話題呢？這就又回到了我開頭所說的“原理與方法”，我在此更希望面對(duì)想要進(jìn)一步學(xué)習(xí)了解軟件背后機(jī)理的群體，并在此基礎(chǔ)上保留教學(xué)的簡潔性，提供導(dǎo)出矩陣與轉(zhuǎn)換、列式、求解的源代碼，使其既兼顧基本原理，又可以讓大家直接上手使用，非常的便捷，也避免了很多因?yàn)閮?yōu)化不完全導(dǎo)致的運(yùn)行bug。
2.有限元軟件導(dǎo)出剛度矩陣與質(zhì)量矩陣的方法
在使用APDL進(jìn)行求解時(shí)，每次在求解完成后都會(huì)在工作路徑下生成一個(gè).full文件，而這個(gè)文件十分關(guān)鍵，其正是剛度矩陣與質(zhì)量矩陣的所在之處。
展開 ANSA中四面體單元質(zhì)量的檢查與提高
用戶在進(jìn)行有限元前處理網(wǎng)格劃分時(shí)，為了避免在后續(xù)的分析中出現(xiàn)錯(cuò)誤而使計(jì)算中止及因?yàn)榫W(wǎng)格質(zhì)量的問題而導(dǎo)致的應(yīng)力奇異、失真等現(xiàn)象，應(yīng)該在網(wǎng)格劃分初步完成之后，對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行必要的質(zhì)量檢查及提高。本文將介紹在前處理軟件ANSA中，進(jìn)行四面體網(wǎng)格劃分時(shí)，如何進(jìn)行單元質(zhì)量的檢查及提高。
1、單元質(zhì)量的檢查
在ANSA界面中，點(diǎn)擊F11功能鍵彈出Presentation
Parameter窗口，如圖1所示，在這一窗口的Solid標(biāo)簽中，用戶可以根據(jù)具體的要求進(jìn)行質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定。
設(shè)定的內(nèi)容主要包括：
然后，將模型顯示切換到HIDDEN顯示模式，違反質(zhì)量準(zhǔn)則的單元根據(jù)右側(cè)圖標(biāo)的顏色顯示出來，如圖2所示。視圖中違反準(zhǔn)則的單元數(shù)量顯示在窗口左側(cè)的OFF后面。鼠標(biāo)放置在OFF上，按右鍵選擇show
only可將不合格的單元單獨(dú)顯示。
2、單元質(zhì)量的提高
四面體網(wǎng)格的生成是基于三角形面網(wǎng)格的，所以，在提高四面體網(wǎng)格質(zhì)量時(shí)，可采用兩種方法，一種是對(duì)體網(wǎng)格質(zhì)量較差區(qū)域的面網(wǎng)格進(jìn)行調(diào)整，然后再重新生成此處的體網(wǎng)格；另一種是直接采用體網(wǎng)格功能里Improve中的Reconstruct、Fix
Quality、Smooth、Move幾種功能來進(jìn)行質(zhì)量提高。
在使用Fix
Quality功能時(shí)，需設(shè)定網(wǎng)格調(diào)整時(shí)相應(yīng)參數(shù)的變化范圍以使網(wǎng)格在允許的范圍內(nèi)調(diào)整，如圖3所示。
調(diào)整后的網(wǎng)格模型如圖4所示，沒有off單元的存在，說明網(wǎng)格都符合要求，完成調(diào)整。
內(nèi)容來源:有限元在線 版權(quán)歸作者所有
展開 基于ansys的梁單元、實(shí)體單元徐變精細(xì)化分析（含各參數(shù)解釋） ￥25
2、改網(wǎng)格模型，改成自己對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格模型，網(wǎng)格用ansys，hypermesh，ansa等前處理軟件都沒問題。
3、改材料參數(shù)，改成你想要的徐變模型，對(duì)著規(guī)范或者是你做出來的試驗(yàn)擬合曲線。
以上即可實(shí)際應(yīng)用。
?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
ANSYS單元類型選擇方法 附ansys結(jié)構(gòu)單元與材料應(yīng)用手冊(cè)下載
六、單元類型選擇方法
7.進(jìn)行完前面的選擇工作，單元類型就基本上已經(jīng)定位在2-3種單元類型上了，接下來打開這幾種單元的幫助手冊(cè)，進(jìn)行以下工作：
仔細(xì)閱讀其單元描述，檢查是否與分析問題的背景吻合、
了解單元所需輸入的參數(shù)、單元關(guān)鍵項(xiàng)和載荷考慮；
了解單元的輸出數(shù)據(jù)；
下載地址：ansys結(jié)構(gòu)單元與材料應(yīng)用手冊(cè)
新能源汽車質(zhì)量保證體系與傳統(tǒng)汽車單元測(cè)試規(guī)范的融合研究
摘要
隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，其質(zhì)量保證體系面臨前所未有的挑戰(zhàn)。本文探討了將傳統(tǒng)汽車成熟的單元測(cè)試規(guī)范應(yīng)用于新能源汽車領(lǐng)域的可行性，重點(diǎn)分析了ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)體系在新能源汽車電子控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，以及winAMS等認(rèn)證工具在提升測(cè)試效率和質(zhì)量方面的作用。研究結(jié)果表明，傳統(tǒng)汽車測(cè)試規(guī)范經(jīng)過適當(dāng)調(diào)整后，能夠有效提升新能源汽車的軟件質(zhì)量和系統(tǒng)可靠性，但需要針對(duì)三電系統(tǒng)等新能源特有部件進(jìn)行專項(xiàng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)。
引言
新能源汽車作為汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要方向，其技術(shù)復(fù)雜度和系統(tǒng)集成度顯著高于傳統(tǒng)燃油車。根據(jù)J.D. Power發(fā)布的2025年中國新能源汽車新車質(zhì)量研究報(bào)告，行業(yè)整體質(zhì)量問題數(shù)較2024年增加了16個(gè)PP100。與此同時(shí)，傳統(tǒng)汽車經(jīng)過百年發(fā)展已形成完善的測(cè)試驗(yàn)證體系，特別是ISO 26262功能安全標(biāo)準(zhǔn)在汽車電子控制單元(ECU)測(cè)試中積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。如何借鑒傳統(tǒng)汽車成熟的測(cè)試方法論和工具鏈，構(gòu)建適合新能源汽車特點(diǎn)的質(zhì)量保證體系，成為行業(yè)亟待解決的問題。
傳統(tǒng)汽車單元測(cè)試規(guī)范體系
ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)框架
ISO 26262是國際通用的汽車功能安全標(biāo)準(zhǔn)，其第6部分專門針對(duì)軟件級(jí)別的產(chǎn)品開發(fā)，為汽車電子系統(tǒng)提供了完整的測(cè)試方法論6。該標(biāo)準(zhǔn)將汽車安全完整性等級(jí)(ASIL)分為A-D四個(gè)級(jí)別，其中ASIL-D代表最高安全要求。
展開 ANSYS模型剛度、質(zhì)量矩陣快速提取小軟件—km_from_Ansys ￥88
提取方法
Ansys中其實(shí)提供了幾種單元剛度矩陣和整體剛度矩陣的提取接口，先做一下簡單介紹：
（1）單元剛度矩陣提取，集成整體剛度矩陣
首先選擇要提取的單元，通過/debug命令輸出選擇集中的單元剛度矩陣，再根據(jù)結(jié)構(gòu)的單元連接信息，組合成整體剛度矩陣，命令如下：
/OUTPUT,cp,out,, ! 將輸出信息送到cp.out文件
/debug,-1,,,1 ! 指定輸出單元矩陣
/SOLU
SOLVE
finish
/OUTPUT, TERM ! 將輸出信息送到output windows中
感受：這個(gè)方法很直接，但稍顯麻煩，需要提取到結(jié)構(gòu)的單元組成信息、節(jié)點(diǎn)信息以及單元剛度矩陣等，對(duì)于稍大一些結(jié)構(gòu)來說，可能需要1個(gè)小時(shí)甚至更長時(shí)間才能完成。
（2）超單元方法
/solu
antype,7 !substructuring分析類型
seopt,matname,1 !設(shè)置文件名稱和剛度矩陣類型(剛度，質(zhì)量，阻尼等)
nsel,all !選擇所有節(jié)點(diǎn)
m,all,all !定義所有節(jié)點(diǎn)自由度為主自由度
solve !求解
selist,matname,3 !列出整體剛度矩陣
這種方法是可以提取到結(jié)構(gòu)整體剛度矩陣的，但是問題在于需要指定主自由度，對(duì)于一般結(jié)構(gòu)而言，這個(gè)方法還是適用的，問題是如果結(jié)構(gòu)中存在耦合關(guān)系，結(jié)構(gòu)自由度存在依賴關(guān)系，該方法就不太適用了，可能還有其他解決辦法，但是我后來還是放棄這種方法。
（3）HBMAT命令方法提取整體矩陣
這種方法的適用性比較廣，也是個(gè)人比較推崇的一種方法。
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