ANSYS地基剛度
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-03-07
ANSYS地基剛度的視頻教程
ANSYS新能源汽車懸架系統進階培訓課程-國標極端工況-剛度撓度強度超彈性結構疲勞時域法振動分析
關鍵部件分析 轉向節剛度與強度分析，包括極限工況下的安全性和長期周期性載荷下的可靠性。 防塵罩疲勞分析，關注材料疲勞失效。 連接方式模擬 不同螺栓連接方法對比（MPC法、梁單元法、綁定接觸法、實體單元簡化螺栓），及其對仿真結果的影響。 半軸可靠性與撓度分析 最大縱向力、側向力、垂向力工況下的響應特性。
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ANSYS地基剛度的實例教程
在實際項目中，常常遇到需要考慮彈性地基的問題，例如在箱涵結構設計的過程中，需要考慮彈性地基的作用。與常用設計軟件不同，在ANSYS中實現彈性地基較為麻煩，一般說來，分兩種方法：
一、采用可以考慮地基剛度的特殊單元，例如梁單元系列beam44、beam54;殼單元系列shell63;表面效應單元Surf153、Surf154等。
二、上述單元之所以可以考慮地基剛度，其原理在于當用戶定義彈性地基剛度后，ANSYS會自動在單元節點處產生彈簧單元，因而如果不采用上述單元而使用其他普通單元，用戶可以自己手動建立彈簧來模擬彈性地基。
為說明如何考慮彈性地基，本系列文章主要從四個方面并輔以簡單實例簡要闡述：
A、線單元彈性地基的實現；B、殼單元彈性地基的實現；C、實體單元彈性地基的實現；D、人工彈簧模擬方法
本篇以梁單元Beam44為例，闡述彈性地基的實現方法。
Beam44的實常數中可以輸入彈性地基剛度EFSZ和EFSY,用此參數可對彈性地基上的梁進行計算，其計算基于溫克爾假定，假定內容可具體參考有關土力學教材。
由于Beam44單元為線單元，因此其輸入的彈性地基剛度應為‘單元截面寬度x K’,從這兒可看出，此處地基剛度的量剛應該為力/長度^2，而不應該是力/長度^3。
采用梁單元考慮彈性地基還需要注意的一個地方，若考慮了某個方向的彈性地基剛度，則該方向不再施加約束。可以簡單的這么認為：彈性地基剛度是自帶約束的彈簧，該彈簧負責其長度范圍內的剛度及約束問題。
為說明使用方法，以某箱涵結構的計算為例，使用beam44單元進行了建模計算。
展開 前面講述了兩期關于ANSYS中彈性地基的實現方法，其方式主要是采用特殊單元定義實常數的方法來解決。這些所謂的特殊單元其實也就是在我們定義該實常數時，軟件會自動創建彈簧，只是該彈簧不能由用戶訪問。除此之外，細心的同學還會發現，該類單元不能實現單向彈簧的作用，這是與實際嚴重不符合的。因而在進行模擬結構可能受拉導致地基彈簧失效的情況時，該類單元是不可用的。
除了可以采用這些特殊單元外，我們也可以自己手動添加彈簧來模擬彈性地基。自己手動添加彈簧的好處便是可以設置單向受拉或者單向受壓彈簧，此處仍以前面文章中的大板為例，來簡要說明手動添加彈簧的方法。關于ANSYS中實現單向彈簧的討論，下節再仔細討論。
首先回顧下前面文章的例子，設有一尺寸為8mX4mX0.6m的大板，在其頂面3mX2m的居中范圍內作用均布荷載，荷載大小為150KN/m^2，彈性地基剛度取20MN/m^3，板的彈性模量取30GPa,泊松比系數取0.2，試分析其在均布荷載作用下的結構響應。
手動設置彈簧的一個核心點便是如何確定不同位置處彈簧的彈性剛度，彈簧的彈性剛度(KN/m)=彈性地基剛度（KN/m^3）*彈簧節點投影面積(m^2)。顯然當單元劃分大小不一致的時候，我們不可能手動去添加彈簧剛度，這樣工作量很大。解決方法便是利用APDL編程循環獲取彈簧節點對應的面積，乘以地基剛度并賦予相關節點即可。
因而，如何獲取節點對應的單元面積是建模的重要地方。一個思路便是采用*get命令獲取單元表面積，這對于殼單元是可以的。而對于實體單元，則可以通過表面效應單元來間接獲取。
命令流如下：（篇幅所限，只列出核心命令流）
finish
/clear
/prep7
A=8$B=4$H=0.6
A1=3$B1=2
Q=150e3
ESF=2.0e7 !
展開 【小干貨】ANSYS中彈性地基的實現方法(一)
在實際項目中，常常遇到需要考慮彈性地基的問題，例如在箱涵結構設計的過程中，需要考慮彈性地基的作用。與常用設計軟件不同，在ANSYS中實現彈性地基較為麻煩，一般說來，分兩種方法：
一、采用可以考慮地基剛度的特殊單元，例如梁單元系列beam44、beam54;殼單元系列shell63;表面效應單元Surf153、Surf154等。
二、上述單元之所以可以考慮地基剛度，其原理在于當用戶定義彈性地基剛度后，ANSYS會自動在單元節點處產生彈簧單元，因而如果不采用上述單元而使用其他普通單元，用戶可以自己手動建立彈簧來模擬彈性地基。
為說明如何考慮彈性地基，本系列文章主要從四個方面并輔以簡單實例簡要闡述：
A、線單元彈性地基的實現；B、殼單元彈性地基的實現；C、實體單元彈性地基的實現；D、人工彈簧模擬方法
本篇以梁單元Beam44為例，闡述彈性地基的實現方法。
Beam44的實常數中可以輸入彈性地基剛度EFSZ和EFSY,用此參數可對彈性地基上的梁進行計算，其計算基于溫克爾假定，假定內容可具體參考有關土力學教材。
由于Beam44單元為線單元，因此其輸入的彈性地基剛度應為‘單元截面寬度x K’,從這兒可看出，此處地基剛度的量剛應該為力/長度^2，而不應該是力/長度^3。
采用梁單元考慮彈性地基還需要注意的一個地方，若考慮了某個方向的彈性地基剛度，則該方向不再施加約束。可以簡單的這么認為：彈性地基剛度是自帶約束的彈簧，該彈簧負責其長度范圍內的剛度及約束問題。
為說明使用方法，以某箱涵結構的計算為例，使用beam44單元進行了建模計算。
展開 1.引論
經常使用Ansys、Abaqus等一系列有限元分析軟件進行計算、學習的學生或工程師們都會知道在有限元分析建模與計算中剛度矩陣與質量矩陣的重要性。但是由于軟件的黑盒性質，大家往往在實際使用十分成熟的商業化軟件的過程中慢慢忽視了有限元及其衍生出的商業軟件背后的原理與方法。
這時，不管是在學習中還是在工程應用中往往都會遇到一個同樣的問題，那么就是如何將Ansys APDL運行中的產生的各種數據（例如：剛度矩陣、質量矩陣）導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際工作或學習中需要用到此類技能的同學、同事們，讓大家更了解Ansys APDL背后的工作原理與數據導出方式。
當然，在社區中早就有大佬回答過了這個問題，并給大家制作了相應的提取矩陣軟件，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一步學習了解軟件背后機理的群體，并在此基礎上保留教學的簡潔性，提供導出矩陣與轉換、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，也避免了很多因為優化不完全導致的運行bug。
2.有限元軟件導出剛度矩陣與質量矩陣的方法
在使用APDL進行求解時，每次在求解完成后都會在工作路徑下生成一個.full文件，而這個文件十分關鍵，其正是剛度矩陣與質量矩陣的所在之處。
展開 背景
從事結構振動控制、車橋耦合振動、結構健康監測傳感器優化布置、結構動力性能分析等等一系列研究的同仁們應該都面臨過一個同樣的問題—“怎么把結構的剛度和質量矩陣建立出來？”。這對于那些數值分析高手和專家可能不是什么問題；但是對于科研剛入門的新手來說，這個難度還是相當大的。如果都靠自己寫程序來建立有限元模型，則對理論基礎、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分析，當然也可以在有限元分析軟件中構造出裝置組成直接分析（剛度+阻尼類型），但是對于稍復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現分析。再加上如果需要對裝置進行參數優化，需要進行多次重復計算，難度就更大。
Ansys、ABAQUS等軟件平臺給我們提供了比較穩定有效的有限元模型建立平臺，通過借助商業軟件來建立模型，再將其中的剛度、質量矩陣導出，是非常可取的一種方法。如果能夠提取出模型的矩陣，明晰計算原理，就能夠很容易的通過自己的程序設計對計算過程進行補充、調整，來達到自己定制的計算分析目的。其實，不僅對于振動控制，比如結構靜動力分析、車橋耦合分析、結構傳感器優化配置方案設計等，都有應用需求。因此，一個能夠便捷的提取結構矩陣的方法就顯得至關重要。
技術鄰平臺已經有大佬提供了ABAQUS軟件剛度和質量矩陣的導出方法。這里補充一下在ANSYS中導出質量和剛度矩陣的方法和小軟件。
2.
展開 
ANSYS地基剛度的相關專題、標簽、搜索
ANSYS地基剛度的最新內容
在有限元分析中，ANSYS 可以導出大規模稀疏矩陣（如剛度矩陣、質量矩陣），通常使用 Harwell-Boeing (HB) CCS 格式。這些矩陣對后續二次開發、動力學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，可直接從 ANSYS 導出的 HB 矩陣文件中讀取并重構成 MATLAB 稀疏矩陣：
1.引論
經常使用Ansys、Abaqus等一系列有限元分析軟件進行計算、學習的學生或工程師們都會知道在有限元分析建模與計算中剛度矩陣與質量矩陣的重要性。但是由于軟件的黑盒性質，大家往往在實際使用十分成熟的商業化軟件的過程中慢慢忽視了有限元及其衍生出的商業軟件背后的原理與方法。
這時，不管是在學習中還是在工程應用中往往都會遇到一個同樣的問題，那么就是如何將Ansys
一、本期資料包含哪些內容？
1 結構強度剛度及疲勞仿真技術發展需求
2 Ansys結構強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
· 網格劃分
· 載荷及邊界條件施加
· 結果顯示及處理
· 結構力學求解器功能
· 非線性分析功能
· 復合材料結構分析功能
· 耦合場分析功能
· 多目標優化分析
· 疲勞分析
最近在考慮自己編寫的程序和商用軟件的驗證問題，有限元結構分析中最關鍵的一環就是剛度矩陣的獲得，如果涉及到模態分析，還有質量矩陣。考慮到商業軟件的成熟性，可以用ANSYS生成的剛度矩陣做參照來看自己編寫的程序是否正確，因此如何提取ANSYS中結構的剛度矩陣，并進行隨后的驗證或者二次開發是一個問題。
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1796144
ANSYS 工程結構強度、剛度、非線性分析及結構優化工程應用高級培訓
一、培訓目標
（一）、理解有限元分析計算的原理；
（二）、掌握ANSYS workbench軟件的使用功能和操作流程；
（三）、掌握工程結構強度、剛度的分析方法和非線性分析技巧
1. 背景
從事結構振動控制、車橋耦合振動、結構健康監測傳感器優化布置、結構動力性能分析等等一系列研究的同仁們應該都面臨過一個同樣的問題—“怎么把結構的剛度和質量矩陣建立出來？”。這對于那些數值分析高手和專家可能不是什么問題；但是對于科研剛入門的新手來說，這個難度還是相當大的。如果都靠自己寫程序來建立有限元模型，則對理論基礎、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
各企事業單位：
針對新入職員工和設計工程師的數值仿真能力的提升需求，特展開結構、傳熱、流體、電磁等系列課程的專題基礎培訓，強烈建議零基礎學員在參加其他高級課程前，學習相關專業的基礎課程。本次培訓為ANSYS workbench工程結構的強度/剛度及優化設計的基礎培訓，全面系統地講解有限元分析計算的原理，ANSYS軟件的功能和操作流程，工程結構的強度、剛度的分析技巧結構拓撲優化等分析方法和常見工程熱點和難點問題的處理措施
各企事業單位：
針對新入職員工和設計工程師的數值仿真能力的提升需求，特展開結構、傳熱、流體、電磁等系列課程的專題基礎培訓，強烈建議零基礎學員在參加其他高級課程前，學習相關專業的基礎課程。本次培訓為ANSYS workbench工程結構的強度/剛度及優化設計的基礎培訓，全面系統地講解有限元分析計算的原理，ANSYS軟件的功能和操作流程，工程結構的強度、剛度的分析技巧結構拓撲優化等分析方法和常見工程熱點和難點問題的處理措施
“Ansys workbench結構強度、剛度、穩定性計算與非線性分析”高級培訓
一、課程背景：
ANSYS軟件因其領先的“虛擬樣機”理念和技術、強大的功能和便捷的操作，迅速發展成為CAE領域中使用范圍最廣、應用行業最多的數值仿真工具，占據了全球該CAE分析領域的大部分市場份額，被廣泛應用于航天、航空、汽車、兵器、船舶、電子、工程設備、重型機械、交通、土建及水利工程等行業，眾多國際化大型公司
就ansys如何提取剛度矩陣、如何解讀提取的文檔以及利用Python進行解析。
在workbench中實現整個過程的參數化過程除了前幾次文章介紹的模型與網格，還應該包括材料參數的參數化定義。利用Python進行二次開發能夠實現材料參數的自由定義，比如來源于excel表格或者文檔的數據，通過Python代碼的自動讀取，參與到實際的有限元分析進程中。
結構有限元最后的求解過程總是歸結到求解一個大型矩陣方程
