ANSYS動態剛度的案例
如何從Ansys APDL中提取剛度矩陣與質量矩陣？ ￥69
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 ANSYS模型剛度、質量矩陣快速提取小軟件—km_from_Ansys ￥88
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中整體、單元剛度和質量矩陣的提取
這時用編輯器打開cp.out文件，可以看到按單元寫出的質量、剛度等矩
陣
ANSYS中整體、單元剛度和質量矩陣的提取.rar
如何在 ABACUS 或 ANSYS 中對曲軸進行動態分析？
?
如何在 ABACUS 或 ANSYS 中對曲軸進行動態分析？
?
編輯
如果您發現曲軸的自然頻率，那么請按照此步驟進行操作，這也是一種動態分析。
ansys之——火車過橋動態加載
動態顯示中間節點位移結果
disx(time,0) = tpos1
disy(time,0) = tpos1
disa(time,0) = tpos1
*do,j,1,ndnum
disx(0,j) = nodes(j)
disy(0,j) = nodes(j)
disa(0,j) = nodes(j)
disx(time,j) = ux(nodes(j))
disy(time,j) = uy(nodes(j))
disa(time,j) = rotz(nodes(j))
*enddo
etable,forcex,smisc,1 ! 定義單元軸力表
etable,momentz,smisc,6 ! 定義單元彎矩表
*vget,ffx(1,time),elem,1,etab,forcex,,,,
*vget,fmz(1,time),elem,1,etab,momentz,,,,
ffx(0,time) = tpos1
fmz(0,time) = tpos1
*if,time,eq,1,then
*do,j,1,elmax
ffx(j,0) = j
fmz(j,0) = j
*enddo
*endif
*enddo
save,,,,all
!
展開 Ansys Speos | 2023R1 動態仿真助力車燈早期優化
這對汽車領域來說顯得尤為重要，隨著汽車照明功能（如轉向指示燈）越來越生動，TIER-1 需要能夠在樣件前，通過光學仿真得到動態變化效果，突出光源功率的時間變化。2023版本Ansys Speos開發新功能 Virtual Lighting Animation 照明動態工具，通過工具為每個源的功率比定義時間線并直接從中生成動畫視頻來幫助對仿真結果進行動態視覺處理。
以汽車車燈為例，將解釋 Speos 新功能 Virtual Lighting Animation 照明動態工具的使用。
完成車燈仿真結果
首先準備車燈模型幾何體，設置發光光源source，設置幾何體光學屬性properties，設置視覺亮度探測器sensor，探測器sensor的分層layer設置光源source分層，這樣便于有多個光源參與仿真時，可以單獨控制任何光源的光功能和時間的變化，運算direct或者inverse仿真后，得到XMP結果。打開車燈仿真的XMP結果。
Virtual Lighting Animation工具
在工具tools選項下，打開Virtual Lighting Animation工具（以下簡寫VLA），VLA工具在Virtual Photometric Lab 或者Virtual Human Vision Lab都能打開此選項。
在VLA界面點擊file – open，打開完成的車燈仿真XMP結果，在左側會出現設置的光源列表，每一項光源都可以控制它的timeline 和 power ratio。
展開 行業動態 | Ansys Lumerical 光子設計工具獲 GlobalFoundries 認證
Ansys光子求解器已通過認證，可與GF FotonixTM平臺結合使用，以助力用戶設計無源和有源光子器件、降低成本并提高光子芯片性能
主要亮點
GlobalFoundries認證了四款Ansys光子求解器，其中包括Ansys Lumerical FDTD?高級3D微納光子學仿真軟件和Ansys Lumerical MODE?光波導設計工具
其他獲得認證的求解器還包括Ansys Lumerical CHARGE?基于物理場的載流子傳輸求解器和Ansys Lumerical HEAT?基于物理場的熱傳輸求解器
這些認證有助于客戶為新一代光子集成電路（PIC）設計高性能光子組件，從而實現更快、更高效的數據通信技術，此類通信技術非常適合超大規模數據中心和物聯網（IoT）應用
Ansys與GlobalFoundries合作，目前四款Ansys光子求解器已通過認證，使工程師能夠在GF Fotonix平臺中以高保真度進行無源和有源光子器件仿真。Ansys與GlobalFoundries攜手，共同為客戶提供可靠的多物理場仿真解決方案，以解決一系列高容量芯片（包括生成式AI、自動駕駛汽車、超大規模數據中心通信和物聯網領域使用的芯片）的設計挑戰。
GF Fotonix是一款功能豐富且高度靈活的硅光子學平臺，也是業界率先可用于光子和電子器件單片集成的商用代工廠平臺，并提供光子學專用流程選項。光子器件包括有源器件（如馬赫-曾德爾和微環調制器以及鍺光電二極管）和無源組件（如分光器、多模干涉儀、移相器/相位旋轉器、錐形波導、彎曲波導和波分復用濾波器）。該平臺使設計人員能夠為其高速光通信系統應用開發定制解決方案，以滿足其高帶寬、低時延數據傳輸和低功耗要求。
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Ax=b，對于一些情況還需要考慮質量矩陣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，最終將剛度矩陣進行一些處理，例如乘大數法，變成Ax=b的形式，其中A是剛度矩陣，b是節點載荷，x為待求的節點位移，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經典。
在ANSYS中建立一個簡單的模型，劃分網格后共12個節點，定義材料參數，施加約束和載荷后求解。有限元模型如下所示。
待求解結束后，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，File 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/質量矩陣還是阻尼矩陣；RHS選項表示是否同時輸出右端項，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 基于 MATLAB 的 ANSYS Harwell-Boeing 格式稀疏矩陣提取工具 —— 剛度矩陣與質量矩陣 ￥30
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.剛度矩陣提取函數
輸入：ANSYS 導出的剛度矩陣 HB 文件（stiff.txt）
輸出：MATLAB 稀疏矩陣 K，可直接用于動力學計算或驗證
支持自動對稱化，保證數值正確
2.質量矩陣提取函數
輸入：ANSYS 導出的質量矩陣 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結構為例，展示了如何將 ANSYS 中導出的稀疏剛度矩陣和質量矩陣，在 MATLAB 中完整展開，并進行后續動力學分析準備。
通過該方法，可以將大規模有限元矩陣快速轉化為 MATLAB 可操作形式，為自定義振動分析、模態分析及其他科研或工程應用提供基礎。
優勢與應用：
支持大規模稀疏矩陣解析
自動對稱化，保證數值精度
適用于剛度矩陣、質量矩陣、其他 HB 格式矩陣
可作為動力學求解器或后處理工具的基礎模塊
使用方法：
1.使用以下代碼對ansys中生成的質量及剛度矩陣進行提取，file,5,full（5為工作目錄下full文件的文件名，例如：filename.full）。
展開 ANSYSS動態流固耦合問題研究
ANSYS，ABAQUS流固耦合問題研究，最近研究這個方向，也算是有所收獲，研究這個的朋友互相交流學習Q245958758
7/22 Ansys Voltage Timing 動態壓降引起的時鐘抖動分析
01
主題/時間
Ansys Voltage Timing 動態壓降引起的時鐘抖動分析
7月22日16：00
02
講師介紹
崔碩岳
Ansys中國半導體事業部高級工程師，畢業于復旦大學微電子系。
ANSYS Workbench分析實例之齒輪動態接觸分析
今天筆者便使用ANSYS Workbench的Transient Structural（瞬態動力學）模塊，模擬一下齒輪傳動。
Step1：
建立齒輪副模型。
筆者使用PTC公司的Creo2.0，通過調用標準件庫，建立了一個齒輪副，兩個齒輪相同，參數為：齒數20，模數2。
Step2：
導入齒輪副模型。
導入Creo建立的幾何模型，雙擊Model進入Mechanical。
Step4：
建立摩擦接觸。
建立摩擦接觸，摩擦系數設置為0.2；接觸面為齒輪1的齒面，目標面為齒輪2的齒面；將Formulation接觸算法設置為Pure Penalty純罰函數法，其他設置保持默認。
Step5：
網格劃分
。
為了節約計算時間，網格設置使用默認設置，網格尺寸為1.5mm。
Step6：
建立轉動副
。
我們要讓齒輪轉動起來，需要在齒輪中心建立一個Revolve Joint轉動副。齒輪轉動的參照物是大地，所以我們選擇Body-Ground，具體設置方法如下圖一。在Details of Revolute - Ground To chilun.prt\CHILUN中，把Mobile中的Scope選擇為齒輪1的轉動孔面，如下圖二所示，其余設置保持默認。同樣的方法，設置齒輪2的轉動副。創建好的轉動副如下圖三所示。
Step7：
分析設置
。
1.
展開 6/9 Ansys Fluent Dynamic Adaption動態自適應技術-外氣動
時間
2022年6月9日（周四）16:00-17:00
費用
免費
講師簡介
張理想|Ansys
Ansys高級應用工程師，西北工業大學流體力學碩士學位，長期從事 CFD工具應用和飛行器外氣動方面的技術支持及工程咨詢項目，具有10年以上流體仿真經驗，2016年加入Ansys，目前主要負責Ansys 旗下FLUENT、Fensap等產品的技術推廣、行業解決方案推廣等工作。
點擊報名：https://v.ansys.com.cn/Live/XSM1myGi?source=jishulink
展開 《原創》ANSYS/ls-dyna考慮骨料、砂漿、ITZ細觀混凝土模型動態劈裂數值模擬 ￥100
關于SHPB數值模擬的研究已較為深入，模擬優勢主要在于可通過修正參數使模擬結果與實際一致，以此為基礎對材料的動態破壞過程及更為復雜的工況進行模擬研究，主要研究對象主要分為混凝土、巖石、金屬、陶瓷等材料，并通過LS-DYNA中的RHT、HJC、JC、K&C、CSC等材料模型來模擬上述材料在中高、高應變率荷載作用下裂紋擴展及損傷規律，試件往往采用的是均質模型。
近年來，關于非均質模型的研究已取得一些進展：
1.《Study of concrete damage mechanism under hydrostatic pressure by numerical simulations》一文中建立了考慮骨料、砂漿的兩相混凝土模型，并采用“背景投影法（網格映射法）”建立了六面體非均質混凝土有限元模型。
2.《3D mesoscopic investigation of the specimen aspect-ratio effect on the compressive behavior of coral aggregate concrete》一文中建立了考慮界面層（ITZ）、骨料、砂漿的三相混凝土模型，并采用“背景投影法（網格映射法）”建立了六面體非均質混凝土有限元模型。
3.《基于三維隨機細觀模型的珊瑚混凝土力學性能模擬》一文中建立了考慮界面層（ITZ）、骨料、砂漿的三相混凝土模型，并采用“背景投影法（網格映射法）”建立了六面體非均質混凝土有限元模型。
相比均質有限元模型，非均質有限元模型的仿真結果可信度更高，仿真效果更好，與實際破壞情況更為吻合，該方法具有廣泛的運用前景，可用于靜態力學試驗、動態力學試驗、爆破領域、建筑結構領域等。
展開 文獻分享 | 使用 ANSYS 進行偏置軸承建模、靜態和動態分析
項目靜態分析
偏置軸承的靜態分析在Ansys工作臺中進行，幾何形狀從Solidworks導入，通過網格類型從粗到細的變化，比較網格結果，包括各種網格度量因子、網格收斂性研究通過考慮不同的單元長度來完成，并且觀察到在 1 mm 單元長度時獲得了網格收斂。改變偏心軸承的材料，然后分別進行計算，得到變形結果，并進行von-mises應力和應變的比較，進行研究。方程(1)、(2)代表了計算變形的靜態分析的基礎。
其中，F 表示施加的力，K 表示剛度矩陣，× 表示偏置軸承中的變形。
3.3 . 項目動態分析
執行動態分析的目的是在運行時評估應用程序。特征值分析 通過求解由質量矩陣和剛度矩陣組成的特征方程來提供結構的動態特性。動態特性包括自然模態（或振型）和自然周期（或頻率）。等式(3)、(4)表示固有頻率計算的基礎。
3.4 . 施加約束
進行固定分析，將切向力施加在朝外偏移量為 5000 N 的圓孔上，并將基板上的四個孔固定。所施加的約束如圖2所示。
圖2 .
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