Ansys的高斯積分的案例
有限元中的高斯-勒讓德積分
當函數表達式比較復雜時，f(x)的原函數可能難以求出，而采用高斯積分，其省去了求f(x)原函數，只需要將數值代入f(x)的表達式即可求解。</p><p>到目前為止，高斯積分的公式已經介紹完成，那么有兩個最直接最現實的問題出現了：（1）f(x)的表達式是什么形式時適合采用高斯積分，精度怎么樣；（2）xi和wi的取值是多少。</p><p>關于（1），實踐表明，當f（x）的表達式為多項式時，高斯積分是合適的，并且，n點高斯積分可以準確積分2n-1次多項式。</p><p>關于（2），xi和wi的取值一般較多的有限元教科書中會給出數值，如果沒有給出數值，也可以用多項式手動算出具體值，另外，scipy庫，PETSc庫也直接給出了高斯積分的值和權重。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202308/f410d6e3bb89c8459660277304592181.png"></p><p>以下是高斯積分點積分多項式的一個例子：</p><div contenteditable="false" width="100%">
<img src="https://img.jishulink.com/upload/202308/865d98a129374c668e89080010b652c9.jpg" title="圖片4.jpg" alt="圖片4.jpg" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202308/865d98a129374c668e89080010b652c9.jpg?
展開 Abaqus中平面應力單元高斯積分點的順序
可以輸出umat接口中的變量coords進行查看
write(*,"(A,I4)") "npt = ", npt
write(*,"(A,3ES16.8)") "coords = ", coords
結果為：
npt = 1
coords = -5.77350269E-01 -5.77350269E-01 1.00000000E-02
npt = 2
coords = 5.77350269E-01 -5.77350269E-01 1.00000000E-02
npt = 3
coords = -5.77350269E-01 5.77350269E-01 1.00000000E-02
npt = 4
coords = 5.77350269E-01 5.77350269E-01 1.00000000E-02
因此Abaqus中平面應力單元高斯積分點的順序為：
展開 等參數公式描述-四節點四邊形單元-高斯積分法-python編程 ￥6.99
等參數公式描述-四節點四邊形單元-高斯積分法-python編程
有限元中的高斯點與積分詳解(下)_《數值計算與程序設計》系列課程之九 ￥599
本課從實際問題出發，帶著問題去講解有限元中的高斯點與數值積分。一開始拋出了以下3個關鍵問題：
1.對于一個任意函數怎么去得到它的積分？
2.數值積分的本質是什么？為什么簡單地取幾個點就可得到積分值？此種方法的立足點在哪？
3.很多資料上都說“有限元求解精度嚴重依賴于網格質量，過度扭曲的單元會導致結果不收斂或者精度極度惡化”，這只是為什么呢？扭曲單元到底影響的是有限元方法中的哪一步？
圍繞這3個問題，本課分別講了一下三個內容：
1. 數值積分基本方法。
2. 有限元單元積分。
3. 誤差分析。
希望有興趣的同學多多支持下，你們的支持是我更新的動力
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有限元中的高斯點與積分詳解(上)_《數值計算與程序設計》系列課程之五 ￥599
本課從實際問題出發，帶著問題去講解有限元中的高斯點與數值積分。一開始拋出了以下3個關鍵問題：
1.對于一個任意函數怎么去得到它的積分？
2.數值積分的本質是什么？為什么簡單地取幾個點就可得到積分值？此種方法的立足點在哪？
3.很多資料上都說“有限元求解精度嚴重依賴于網格質量，過度扭曲的單元會導致結果不收斂或者精度極度惡化”，這只是為什么呢？扭曲單元到底影響的是有限元方法中的哪一步？
圍繞這3個問題，本課分別講了一下三個內容：
1. 數值積分基本方法。
2. 有限元單元積分。
3. 誤差分析。
本次課程分為上下兩課，第一課講了第一和第二個內容。關鍵詞是：數值積分的本質，有限元高斯積分（附件中包含1個小時的詳細課程視頻以及PPT）。
在第二課中，再繼續展開第三部分內容，誤差分析，解決問題“扭曲單元到底影響的是有限元方法中的哪一步”。
希望有興趣的同學多多支持下，你們的支持是我更新的動力
展開 ANSYS經典中使用APDL語言施加移動高斯熱源
很多人在使用ANSYS模擬焊接和增材制造過程中都面臨高斯熱源施加的難題，現在我來演示一下如何在ANSYS經典中使用APDL語言施加高斯熱源，以及如何實現熱源的移動。
打開經典界面，然后選擇Parameters→Functions→Define/Edit
然后在彈出的Function Editor中選取你想要輸入的熱源函數，我這里使用了一個高斯體熱源函數，也可以替換成高斯面熱源或者雙橢球熱源，具體函數請自行查找文獻
點擊Save后，保存后綴名為.func的函數文件，其名稱為func11.func
然后退出，重新選擇Parameters→Functions→Read From file
選擇剛才定義的函數
此時彈出對話框，要求輸入函數的名稱，及對應的參數的大小，我們定義名稱為gauss，兩個參數常量分別為qmx=1，r=1，局部坐標系選0就意味著這個函數是在全局坐標系中施加的，可以換成其他已經定義的任何局部坐標系
然后點擊List→Files→Log file
然后我們就可以發現在Log file文件里自動生成了函數func11對應的數據表，其是一個維度6*20的Table表，我們在array parameter中也可以查看其具體數據，為什么會生成這段呢，其實就是ANSYS根據你所定義的函數，自動生成了一個Table表做了這個函數的插值，這樣系統在計算時就可以根據這個Table表進行對應的索引，生成任何你想要的函數值了。
展開 Ansys Zemax | 如何將高斯光整形為平頂光
概要
本文展示了如何設計光束整形器將激光器產生的高斯分布的光轉換為平頂分布的光輸出。（聯系我們獲取文章附件）
介紹
光束整形光學元件可以將入射光的光強分布轉換為其他特定的分布輸出。最常見的例子就是將激光器產生的高斯分布的光轉換為平頂（Top-Hat）分布的光輸出。在評價函數中使用幾何光線來優化透鏡的矢高是一個很有效的方法。在這一方法中，我們將計算給定輸入光分布時，輸出面應有的結果，并通過幾何光線目標的形式輸入到評價函數編輯器中。下表顯示的是這樣一個光束整形系統，其輸入光為束腰為W的高斯光，輸出光為平頂半徑為K的平頂光。
首先，對于已知光束在坐標X處的圈入能量為A，我們需要分析確定當輸出光的輻射距離S為多少時可以保證輸出光圈入能量B和輸入光的相同。
處理分析
對于能量的 1/e2 處束腰為W的輸入高斯光，我們想要的輸出光的輪廓是一個在半徑 K 內均保持均一最大值的分布。其中輸入光的輻照度分布為 Pexp{-(2R2/W2)}，輸出光的輻照度分布為最大值為H、半徑為K的階躍函數。
現在我們可以計算對于任意輸入光坐標 X 處的輸出光的坐標 S。我們可以在評價函數編輯器中使用操作數 REAY 來確定一組輸入光線的坐標對應的輸出光線的坐標結果。在操作數 REAY 中，我們首先要確定輸入坐標的歸一化半徑及其在像面上對應的點。相比繁瑣的手動輸入操作數，我們可以使用一段 ZPL 宏程序來自動生成評價函數并優化透鏡。
請將示例文件中的宏程序 Beam Homogenizer.ZPL 拷貝到你的 Zemax 宏程序目錄下（{Zemax}/Macro folder）。
展開 Ansys 查看高斯點上的應力
許多時候我們需要在ANSYS中查看高斯點上的應或者和應變，然而我們看到的節點上的應力或者應變通常是由高斯點上的應力或者應變外插而來，這時候我們就需要用到ERESX這個命令了。
ERESX命令使用格式：ERESX，Key(GUI: Main>solution > Load Step Opts > Output Ctrls > Integration Pt或Main Menu > Preprocessor > Loads > Load
Step Opts > Output
Ctrls > Integration Pt)
Key為外插法控制鍵，有DEFA,YES和NO三個選項，分別對應著三種情況：
DEFA(默認設置)：除了具有塑性、蠕變或膨脹等非線性特性的單元意外，將積分點的結果進行外插擴展到所有單元的節點上。
YES: 將積分點的結果進行外插擴展到所有單元的節點上，僅將線性結果數據通過外插法擴展到這些具有塑性、蠕變或膨脹非線性特性的單元上。
NO: 將積分點上的結果復制(不是外插)到所有單元的節點上。
顯然，當我們不確定ANSYS是如何外推的，想直接查看高斯點上的應力、應變或其它結果的時候，我們就可以直接使用ERESX,no這個命令來查看了。
注意：對于非線性的數據ANSYS總是采用復制的方式擴展到節點上，而不是外推法,當 然，你也可以用ERESX,yes來采用外推法；這個命令同樣可以在prep7中使用；
轉載來源于
http://blog.sina.com.cn/s/blog_934e096a0102wkyb.html
展開 高斯光源加載（ANSYS與WB協同仿真）
本實例介紹在一個方板上加載熱載荷，其數值符合高斯分布函數。
高斯分布簡單介紹：
二維高斯分布表達式和函數曲線如下。
A是幅值，x。y。是中心點坐標，σx σy是方差，圖示如下，A = 1, xo = 0, yo = 0, σx = σy = 1
學過概率論與數理統計的同學對這些都回憶起了伐~？
下面直接查看加載后的效果
是不是很神奇啊？
下面奉上操作步驟和視頻教程↓
大致步驟是：在SW中建模導入到WB中，然后啟動ANSYS經典界面，用函數編輯器編輯高斯函數，然后保存函數。復制log文件中函數編輯的命令流，然后在WB中添加commands 粘貼之前復制的函數編輯命令流語句，最后再添加一條載荷加載語句。
SF,A,HFLUX,%H3%（其中SF為面加載命令，A指節點集名稱（在WB中用create named selection命令生成），HFLUX指加載類型為熱流密度，%H3%指加載的函數表達式存放文件名為H3）
注意：
commands命令添加到workbench之后，仔細閱讀commands命令如下兩行，清楚當前的單位制，任何需要單位的數據(如質量) 被認為是處于一致的求解器單位制系統中。
! Active UNIT system in Workbench when this object was created: Metric (mm, kg, N, s, mV, mA)
! NOTE: Any data that requires units (such as mass) is assumed to be in the consistent solver unit system.
更多內容，請關注公眾號：ANSYS有限元仿真
展開 ANSYS中如何施加高斯移動熱源
很多人在使用ANSYS模擬焊接和增材制造過程中都面臨高斯熱源施加的難題，現在我來演示一下如何在ANSYS經典中使用APDL語言施加高斯熱源，以及如何實現熱源的移動。
打開經典界面，然后選擇Parameters→Functions→Define/Edit
然后在彈出的Function Editor中選取你想要輸入的熱源函數，我這里使用了一個高斯體熱源函數，也可以替換成高斯面熱源或者雙橢球熱源，具體函數請自行查找文獻
點擊Save后，保存后綴名為.func的函數文件，其名稱為func11.func
然后退出，重新選擇Parameters→Functions→Read From file
選擇剛才定義的函數
此時彈出對話框，要求輸入函數的名稱，及對應的參數的大小，我們定義名稱為gauss，兩個參數常量分別為qmx=1，r=1，局部坐標系選0就意味著這個函數是在全局坐標系中施加的，可以換成其他已經定義的任何局部坐標系
然后點擊List→Files→Log file
然后我們就可以發現在Log file文件里自動生成了函數func11對應的數據表，其是一個維度6*20的Table表，我們在array parameter中也可以查看其具體數據，為什么會生成這段呢，其實就是ANSYS根據你所定義的函數，自動生成了一個Table表做了這個函數的插值，這樣系統在計算時就可以根據這個Table表進行對應的索引，生成任何你想要的函數值了。
展開 ANSYS高斯脈沖激光光源溫度場模擬APDL ￥100
以下為中間過程中的溫度場
本實例介紹在一個高斯脈沖激光光源溫度場的模擬，包含了脈沖激光的apdl程序，高斯光源的APDL程序，以及隨溫度變化的材料參數設置，apdl程序為參數化建模，只需修改相應的數據，即可更換模型參數。
下層基板：長1000微米，寬300微米，高300微米;上層板材：長1000微米，寬300微米，厚30微米。
激光照射上層板材，由寬度方向的中點進入，沿長度方向直線掃描一道，到另一邊中點結束
激光為普通高斯光源，形式為脈沖激光，如圖3，其中激光頻率=1/TCycle, 占空比=TPulse/TCycle
在模擬的過程中要實現激光功率，掃描速度，激光頻率和占空比的可變。求得上層板材中心位置溫度隨時間的變化曲線
1. 溫度場只考慮傳熱，不考慮對流以及輻射，環境溫度為室溫25攝氏度。
2. 材料的各項參數不是固定參數，而是隨溫度變化的參數。
激光參數：
光斑直徑：100微米
激光功率：200W
掃描速率v=800mm/s
占空比ra=0.5
激光頻率f=20000Hz
展開 
Ansys Zemax | 如何將高斯光整形為平頂光
附件下載
聯系工作人員獲取附件
概要
本文展示了如何設計光束整形器將激光器產生的高斯分布的光轉換為平頂分布的光輸出。
介紹
光束整形光學元件可以將入射光的光強分布轉換為其他特定的分布輸出。最常見的例子就是將激光器產生的高斯分布的光轉換為平頂（Top-Hat）分布的光輸出。在評價函數中使用幾何光線來優化透鏡的矢高是一個很有效的方法。在這一方法中，我們將計算給定輸入光分布時，輸出面應有的結果，并通過幾何光線目標的形式輸入到評價函數編輯器中。下表顯示的是這樣一個光束整形系統，其輸入光為束腰為W的高斯光，輸出光為平頂半徑為K的平頂光。
首先，對于已知光束在坐標X處的圈入能量為A，我們需要分析確定當輸出光的輻射距離S為多少時可以保證輸出光圈入能量B和輸入光的相同。
處理分析
對于能量的 1/e2 處束腰為W的輸入高斯光，我們想要的輸出光的輪廓是一個在半徑 K 內均保持均一最大值的分布。其中輸入光的輻照度分布為 Pexp{-(2R2/W2)}，輸出光的輻照度分布為最大值為H、半徑為K的階躍函數。
展開 利用 ANSYS Workbench 模擬高斯熱源在圓柱表面螺旋線移動
本案例模擬三個熱源在圓柱表面移動，三個熱源相差120度，螺旋移動，并且到端部后自動往復，主要是采用激光加熱一個圓柱的案例
一、ANSYS Workbench 與 APDL 基礎
ANSYS Workbench 是一款功能強大的工程仿真平臺，它提供了直觀的圖形用戶界面（GUI），使用戶能夠方便地進行建模、分析和后處理等操作。而 APDL（ANSYS Parametric Design Language）則是一種基于命令流的編程語言，具有更高的靈活性和定制性。
兩者在很多方面存在區別。Workbench 側重于可視化操作，對于初學者較為友好，能夠通過拖拽等方式快速搭建分析流程。APDL 則需要用戶熟悉命令語句和語法規則，但可以實現復雜的參數化建模和自動化分析。APDL 的主要優勢在于可以通過編程實現重復操作的自動化，能夠對模型進行參數化控制，從而快速進行設計優化和敏感性分析。
ANSYS Workbench 和 APDL 各有其特點和優勢，用戶可以根據具體的需求和使用場景選擇合適的工具來進行工程仿真分析。
二、圓柱表面螺旋線的數學模型
圓柱表面螺旋線可以通過以下參數方程來表示：
X=Rcos(t）
Y=Rsin(t）
Z=v(t）
在實際應用中，圓柱表面螺旋線有著廣泛的用途。例如，在機械制造中，螺旋狀的零件如彈簧的設計就會用到圓柱表面螺旋線的數學模型。通過精確控制參數，可以設計出符合特定性能要求的彈簧。
三、高斯熱源的原理與特點
工作原理
高斯熱源是一種在熱分析中常用的熱源模型，其工作原理基于高斯分布函數。
展開 ansys J-積分
J—積分計算方法
J 積分_命令流.doc
J積分_GUI具體步驟.doc
J積分_基于ANSYS的J積分計算與分析.pdf
【JY】ANSYS Workbench在減隔震應用分析中的單元積分技術筆記
黏滯阻尼器的固流耦合分析：
對于ABAQUS的單元介紹已經做了詳盡，個人感覺固體力學上ABAQUS還是上手比較方便，而多場耦合、快速建模預估Workbench會方便一些，因人而異：
【JY】有限單元分析的常見問題及單元選擇
ANSYS Workbench就像一個科技界的“瑞士軍刀”，集合了各種強大的單元技術，為減隔震元件提供全面且準確的分析支持。近期對于ANSYS Workbench進行了學習，本文將對ANSYS Workbench 各類單元技術做一個筆記總結，便于為減隔震元件分析提供理論基礎。（畢竟Workbench大部分時候會自動匹配相應所需技術）
B-bar方法完全積分
Workbench中的B-bar方法是一種常用于處理低階單元完全積分的技術，也被稱為選擇性減積分策略。它是針對有限元分析（FEA）中的一種改進方法，旨在提高計算效率和準確性。
在傳統的有限元分析中，低階單元（如線性單元）在處理不可壓縮材料或近似不可壓縮材料時，常常遇到體積鎖定問題。體積鎖定是指在近似不可壓縮材料的有限元模擬中，由于體積應變被過度限制，導致計算結果偏離實際情況的現象。為了解決這個問題，B-bar方法被引入到ANSYS Workbench中。
B-bar方法的核心思想是在低階單元的完全積分過程中進行選擇性減積分。它通過將高斯積分點處的體積應變替換為單元的平均體積應變，實現了對應變的軟化處理，從而防止了體積鎖定的發生。這種選擇性減積分的策略可以在保證計算精度的同時，提高計算的收斂性和效率。
需要注意的是，B-bar方法并不能解決剪切鎖定問題，這是另一種常見的有限元分析問題。對于彎曲主導的問題，剪切鎖定可能導致結果的失真。因此，在處理這類問題時，用戶需要采用其他方法，如使用增強應變公式等。
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