ansys剛度仿真的案例
預(yù)測性能，耐久可靠 | 《ANSYS結(jié)構(gòu)剛度及疲勞仿真解決方案》現(xiàn)已開放領(lǐng)取
1 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度剛度及疲勞仿真技術(shù)發(fā)展需求
2 Ansys結(jié)構(gòu)強(qiáng)度剛度及疲勞仿真模塊功能介紹
· CAE前后處理、幾何訪問、幾何造型、有限元建模、分析集成及可視化
· 網(wǎng)格劃分
· 載荷及邊界條件施加
· 結(jié)果顯示及處理
· 結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器功能
· 非線性分析功能
· 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析功能
· 耦合場分析功能
· 多目標(biāo)優(yōu)化分析
· 疲勞分析
· 顯式動力學(xué)分析
· 多體水動力學(xué)模塊
3 Ansys nCode DesignLife 疲勞解決方案
· 疲勞仿真的重要性
· Ansys nCode DesignLife疲勞壽命仿真流程
· Ansys nCode DesignLife疲勞仿真功能
· Ansys nCode DesignLife優(yōu)勢與價值
· Ansys nCode DesignLife常見應(yīng)用案例
· 焊縫疲勞分析
· 高溫疲勞
· 熱和力疲勞
· 多軸應(yīng)力/應(yīng)變疲勞
· 振動疲勞
· 復(fù)合材料疲勞
4 Ansys電池振動疲勞仿真案例
· 新能源動力電池包PSD隨機(jī)振動疲勞壽命計(jì)算
· 動力電池包振動疲勞分析及改進(jìn)
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展開 hyperworks橫向穩(wěn)定桿六面體網(wǎng)格劃分、線剛度、扭轉(zhuǎn)剛度和側(cè)傾角剛度及強(qiáng)度和疲勞仿真分析
</p><p>具體仿真分析過程：https://weike.fm/WnIf72b939</p>
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，不管是在學(xué)習(xí)中還是在工程應(yīng)用中往往都會遇到一個同樣的問題，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，每次在求解完成后都會在工作路徑下生成一個.full文件，而這個文件十分關(guān)鍵，其正是剛度矩陣與質(zhì)量矩陣的所在之處。
展開 隔振墊動剛度參數(shù)獲取及仿真
在ANSYS中使用COMBIN14單元（彈簧-阻尼單元），分別輸入剛度 K′ 和阻尼系數(shù) C。在abaqus中使用Spring單元定義剛度 K′，并附加Dashpot單元定義阻尼 C。若動剛度隨頻率變化，需通過表格或函數(shù)輸入不同頻率下的 K′和 C。
示例
在ANSYS中設(shè)置彈簧-阻尼單元，假設(shè)測得某頻率下的動剛度K?=1000+j200?N/mm，那么儲能剛度K′=1000N/mm，直接輸入到COMBIN14的剛度參數(shù)中。損耗剛度K′′=200?N/mm，轉(zhuǎn)換為粘性阻尼系數(shù)C=K′/ω=200/2πf，需根據(jù)當(dāng)前分析頻率 f 計(jì)算。（例如，在 f=50?Hz，C=0.64）
展開 
ANSYS模型剛度、質(zhì)量矩陣快速提取小軟件—km_from_Ansys ￥88
背景
從事結(jié)構(gòu)振動控制、車橋耦合振動、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測傳感器優(yōu)化布置、結(jié)構(gòu)動力性能分析等等一系列研究的同仁們應(yīng)該都面臨過一個同樣的問題—“怎么把結(jié)構(gòu)的剛度和質(zhì)量矩陣建立出來？”。這對于那些數(shù)值分析高手和專家可能不是什么問題；但是對于科研剛?cè)腴T的新手來說，這個難度還是相當(dāng)大的。如果都靠自己寫程序來建立有限元模型，則對理論基礎(chǔ)、編程水平都有很高的要求，甚至程序做出來也未必能保證其正確性，是一個很讓人頭疼的問題。
對于一些簡單的被動控制裝置或簡單的動力學(xué)分析，當(dāng)然也可以在有限元分析軟件中構(gòu)造出裝置組成直接分析（剛度+阻尼類型），但是對于稍復(fù)雜一些的控制裝置和耦合分析等問題，會受到平臺功能上的限值，尤其是對于主動和半主動等涉及控制算法的研究來說，基本很難在有限元軟件平臺上實(shí)現(xiàn)分析。再加上如果需要對裝置進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，需要進(jìn)行多次重復(fù)計(jì)算，難度就更大。
Ansys、ABAQUS等軟件平臺給我們提供了比較穩(wěn)定有效的有限元模型建立平臺，通過借助商業(yè)軟件來建立模型，再將其中的剛度、質(zhì)量矩陣導(dǎo)出，是非常可取的一種方法。如果能夠提取出模型的矩陣，明晰計(jì)算原理，就能夠很容易的通過自己的程序設(shè)計(jì)對計(jì)算過程進(jìn)行補(bǔ)充、調(diào)整，來達(dá)到自己定制的計(jì)算分析目的。其實(shí)，不僅對于振動控制，比如結(jié)構(gòu)靜動力分析、車橋耦合分析、結(jié)構(gòu)傳感器優(yōu)化配置方案設(shè)計(jì)等，都有應(yīng)用需求。因此，一個能夠便捷的提取結(jié)構(gòu)矩陣的方法就顯得至關(guān)重要。
技術(shù)鄰平臺已經(jīng)有大佬提供了ABAQUS軟件剛度和質(zhì)量矩陣的導(dǎo)出方法。這里補(bǔ)充一下在ANSYS中導(dǎo)出質(zhì)量和剛度矩陣的方法和小軟件。
2.
展開 軌道彈條剛度分析仿真APP
同時，可以結(jié)合彈條材料的非線性特性以提升模型精度，或擴(kuò)展為多種軌道部件的聯(lián)動仿真，提供更加全面的力學(xué)分析能力。這款仿真應(yīng)用為軌道扣件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和維護(hù)提供了高效、精準(zhǔn)的技術(shù)支持，對提升軌道結(jié)構(gòu)的安全性和使用壽命有著重要意義。</span></p><p><span style="background-color: rgb(255, 255, 255); color: rgb(25, 27, 31);">?在線體驗(yàn)該仿真APP：</span><a href="http://www.simapps.com/v/228430.html" rel="noopener noreferrer" target="_blank">http://www.simapps.com/v/228430.html</a></p>
展開 基于 ADAMS 的懸置剛度仿真指南
首先我們明確需要明確仿真所需要達(dá)到的目標(biāo)：
1.懸置系統(tǒng)橫向轉(zhuǎn)動頻率小于發(fā)動機(jī)點(diǎn)火頻率的一半，能量分布最高頻率小于點(diǎn)火頻率的0.707；
2.懸置系統(tǒng)能量分布頻率間隔大于1HZ；
3.6個方向的能量解耦達(dá)到80%；繞Y方向和Z垂向達(dá)到90%。
ADAMS分析軟件在懸置系統(tǒng)仿真里可以進(jìn)行的項(xiàng)目：
1．可以輸入剛度查看在剛度下的懸置系統(tǒng)頻率、解耦率、每階振型；
2．可以參數(shù)化設(shè)計(jì)優(yōu)化剛度值；
3．可以計(jì)算剛度下各種工況每個懸置的受力以及位移情況。
ADAMS 懸置剛度仿真.doc
展開 基于ABAQUS的橡膠懸置膠合件剛度仿真計(jì)算
表3 Y向力和位移關(guān)系表
圖5 Y向剛度差值結(jié)果
圖6 Y向云變形圖
3.3求解Z方向剛度
按表1要求做如下設(shè)置：在Z方向先預(yù)載8mm，再在X向加載1500N。取值7~9mm,對Z向靜剛度進(jìn)行求解。求得的力和位移關(guān)系見表4所示，用表中數(shù)據(jù)進(jìn)行畫圖差值可得到如圖7 所示Z向靜剛度為199N/mm,與設(shè)計(jì)值有一定差異，其變形云見圖8。
表4 Z向力和位移關(guān)系表
圖7 Z向剛度差值結(jié)果
4、結(jié)果討論
比較三個方向設(shè)計(jì)值與仿真值的差異，可知Z方向相差較大，原因可能是不同的供應(yīng)商材料配方有差異，本計(jì)算中所用的M-R參數(shù)來自另外一個供應(yīng)商的膠料擬合結(jié)果。另外網(wǎng)格類型也會對計(jì)算結(jié)果有影響，由于這個零件結(jié)構(gòu)有點(diǎn)復(fù)雜，不好劃分六面體網(wǎng)格，要不可以對比一下計(jì)算結(jié)果是否更能接近設(shè)計(jì)值。
表5 設(shè)計(jì)值與仿真值得差異對比
文章來源IND4汽車人
展開 白車身彎扭剛度仿真分析
這邊有一個白車身模型，網(wǎng)格劃分已經(jīng)完成了，扭轉(zhuǎn)剛度分析也完成了，需要進(jìn)行一個彎曲剛度仿真分析，還有個一個優(yōu)化解決方案，需要一同實(shí)驗(yàn)，有償幫助
基于Hyperworks白車身彎曲剛度仿真分析 ￥12
白車身靜態(tài)彎曲剛度是衡量白車身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的重要指標(biāo)之一，也是整車開發(fā)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，它決定了車輛在外力作用下抵抗變形破壞的能力，同時也對整車耐久性能、碰撞安全性能、操穩(wěn)性能和NVH性能等都有著顯著的影響。隨著車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的發(fā)展,白車身剛度分析的研究也越來越深入，較高的車身彎曲剛度可獲得更好的整車可靠性。
圖1 白車身彎曲剛度分析結(jié)果
圖2 彎曲剛度分析結(jié)果（z向位移圖）
彎曲剛度計(jì)算公式：
該白車身的彎曲剛度值為10435.69N/mm
凡購買本案例的朋友在操作上有什么疑問，都可以私信我，針對本案例中的操作問題我將免費(fèi)為你解答。還是那句話，我們不玩虛的，玩虛的沒意思！
展開 ANSYS剛度矩陣的提取與解析(python解析）
就ansys如何提取剛度矩陣、如何解讀提取的文檔以及利用Python進(jìn)行解析。
在workbench中實(shí)現(xiàn)整個過程的參數(shù)化過程除了前幾次文章介紹的模型與網(wǎng)格，還應(yīng)該包括材料參數(shù)的參數(shù)化定義。利用Python進(jìn)行二次開發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)材料參數(shù)的自由定義，比如來源于excel表格或者文檔的數(shù)據(jù)，通過Python代碼的自動讀取，參與到實(shí)際的有限元分析進(jìn)程中。
結(jié)構(gòu)有限元最后的求解過程總是歸結(jié)到求解一個大型矩陣方程Ax=b，對于一些情況還需要考慮質(zhì)量矩陣M和阻尼矩陣C。有限元程序在組裝完所有單元的剛度矩陣后，考慮模型所施加的約束和載荷，最終將剛度矩陣進(jìn)行一些處理，例如乘大數(shù)法，變成Ax=b的形式，其中A是剛度矩陣，b是節(jié)點(diǎn)載荷，x為待求的節(jié)點(diǎn)位移，A和b全為已知量。
基本上各類有限元軟件均能夠提取模型的剛度矩陣，此次針對剛度矩陣的提取與解析做一個例子，采用的軟件是ANSYS經(jīng)典。
在ANSYS中建立一個簡單的模型，劃分網(wǎng)格后共12個節(jié)點(diǎn)，定義材料參數(shù)，施加約束和載荷后求解。有限元模型如下所示。
待求解結(jié)束后，會在工作目錄下生成一個后綴為full的文件，之后即可進(jìn)行剛度矩陣的提取。
通過主菜單，如下所示。
選擇Matrix后，彈出如下所示的界面。
其中，F(xiàn)ile to be read需要指定工作目錄下生成的full文件，Name of file to write為所導(dǎo)出剛度矩陣的文件名稱；Output matrix file format表示文件格式，還有Binary，生成的是文檔文件，選擇Ascii即可；Matrix to write表示輸出的是剛度矩陣/質(zhì)量矩陣還是阻尼矩陣；RHS選項(xiàng)表示是否同時輸出右端項(xiàng)，也即是Ax=b中的b。
打開生成的剛度矩陣文檔，如下所示。
展開 
ANSYS中整體、單元剛度和質(zhì)量矩陣的提取
這時用編輯器打開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
基于 MATLAB 的 ANSYS Harwell-Boeing 格式稀疏矩陣提取工具 —— 剛度矩陣與質(zhì)量矩陣 ￥30
在有限元分析中，ANSYS 可以導(dǎo)出大規(guī)模稀疏矩陣（如剛度矩陣、質(zhì)量矩陣），通常使用 Harwell-Boeing (HB) CCS 格式。這些矩陣對后續(xù)二次開發(fā)、動力學(xué)分析或自定義求解器非常重要，但由于其稀疏和壓縮存儲形式，直接在 MATLAB 中讀取和使用并不方便。
本文提供了 兩個 MATLAB 函數(shù)，可直接從 ANSYS 導(dǎo)出的 HB 矩陣文件中讀取并重構(gòu)成 MATLAB 稀疏矩陣：
1.剛度矩陣提取函數(shù)
輸入：ANSYS 導(dǎo)出的剛度矩陣 HB 文件（stiff.txt）
輸出：MATLAB 稀疏矩陣 K，可直接用于動力學(xué)計(jì)算或驗(yàn)證
支持自動對稱化，保證數(shù)值正確
2.質(zhì)量矩陣提取函數(shù)
輸入：ANSYS 導(dǎo)出的質(zhì)量矩陣 HB 文件（mass.txt）
輸出：MATLAB 稀疏矩陣 M
使用與剛度矩陣同樣的解析邏輯，無需額外修改
案例說明：
本文以高速鐵路接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)為例，展示了如何將 ANSYS 中導(dǎo)出的稀疏剛度矩陣和質(zhì)量矩陣，在 MATLAB 中完整展開，并進(jìn)行后續(xù)動力學(xué)分析準(zhǔn)備。
通過該方法，可以將大規(guī)模有限元矩陣快速轉(zhuǎn)化為 MATLAB 可操作形式，為自定義振動分析、模態(tài)分析及其他科研或工程應(yīng)用提供基礎(chǔ)。
優(yōu)勢與應(yīng)用：
支持大規(guī)模稀疏矩陣解析
自動對稱化，保證數(shù)值精度
適用于剛度矩陣、質(zhì)量矩陣、其他 HB 格式矩陣
可作為動力學(xué)求解器或后處理工具的基礎(chǔ)模塊
使用方法：
1.使用以下代碼對ansys中生成的質(zhì)量及剛度矩陣進(jìn)行提取，file,5,full（5為工作目錄下full文件的文件名，例如：filename.full）。
展開 基于Hyperworks白車身扭轉(zhuǎn)剛度仿真分析 ￥15
白車身剛度是整車性能開發(fā)的一個重要指標(biāo)，它決定了車輛在外力作用下抵抗變形破壞的能力。白車身剛度與整車許多性能指標(biāo)均有關(guān)聯(lián)，如耐久性能、碰撞安全性能、操穩(wěn)性能和NVH性能等。而白車身彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度是反映白車身剛度的兩項(xiàng)重要性能指標(biāo)。當(dāng)前的主流輕量化設(shè)計(jì)趨勢就是在控制成本和重量的前提下，盡可能提升白車身的彎扭剛度值。其中，白車身扭轉(zhuǎn)剛度還是白車身輕量化程度的重要表征。國際上流行的一個重要的車身設(shè)計(jì)指標(biāo)—輕量化系數(shù)，就是根據(jù)白車身扭轉(zhuǎn)剛度、白車身質(zhì)量、軸距和輪距計(jì)算得到的。
圖1 白車身扭轉(zhuǎn)剛度分析結(jié)果
輕量化系數(shù)公式：
圖2 輕量化參數(shù)的示意圖
圖3 扭轉(zhuǎn)剛度分析結(jié)果（z向位移圖）
利用OptiStruct求解器計(jì)算BIW的扭轉(zhuǎn)剛度，采用的加載工況和約束條件，及根據(jù)仿真分析的結(jié)果計(jì)算得到該白車身扭轉(zhuǎn)剛度值，白車身輕量化系數(shù)，詳情見收費(fèi)內(nèi)容部分。
該白車身的扭轉(zhuǎn)剛度為8377.033N?m/deg，白車身輕量化系數(shù)為1.192。
凡購買本案例的朋友在操作上有什么疑問，都可以私信我，針對本案例中的操作問題我將免費(fèi)為你解答。還是那句話，我們不玩虛的，玩虛的沒意思！
展開 血管支架強(qiáng)度/剛度有限元仿真-（1）
3.2各接觸面的接觸設(shè)置
表3-2 各接觸面接觸設(shè)置
接觸面
接觸類型
約束方法
滑移方式
接觸算法
血管外膜-血管中層
TIE
血管中層-血管內(nèi)膜
TIE
血管內(nèi)膜-血小板
TIE
血小板-支架
Surface- Surface
罰剛度算法
有限滑移
法向硬接觸；
切向摩擦系數(shù)0.02
支架-氣囊
Surface- Surface
罰剛度算法
有限滑移
法向硬接觸；
切向摩擦系數(shù)0.02
血小板-氣囊
Surface- Surface
罰剛度算法
有限滑移
法向硬接觸；
切向摩擦系數(shù)0.02
氣囊外表面
Self-Contact
罰剛度算法
有限滑移
法向硬接觸；
切向摩擦系數(shù)0.02
3.3載荷及約束的設(shè)置
載荷設(shè)置
表3-3 載荷設(shè)置
作用時間
作用方式
作用位置
載荷大小
0-0.03s
pressure
氣囊內(nèi)表面
展開 