ansys 計算質量的案例
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 如何計算流體仿真中的質量與能量守恒
作為一名技術支持工程師，我收到的最常見的一個技術問題是：”我怎樣計算流體流動仿真的質量守恒或共軛傳熱仿真的能量平衡？” 這通常是為了研究和確保仿真的準確性而提出的要求。本文將演示如何在 COMSOL Multiphysics? 軟件中進行這些計算，并介紹一些可以用來對能量平衡方程的能率項進行后處理的預定義變量。
讓我們從質量守恒開始
為了演示文中所涉及的不同主題，我將以一個
鋁制散熱器
為例，這個散熱器通常用于通過散熱來冷卻電氣設備。如果你有
傳熱模塊
或
CFD 模塊
，可以在 COMSOL Multiphysics 案例庫中找到這個教程模型的穩態版本。
該散熱器由鋁制成，集成了大量用于冷卻的支柱，并安裝在由硅玻璃材料制成的芯片上。在模型設置中，散熱器位于一個矩形通道內，有一個氣流的入口和出口。芯片作為一個熱源，產生 1W 的熱量。
基本散熱器的幾何形狀
在流體力學中，由質量守恒得到一個著名的局部連續性方程：
對該方程在流體域積分，應用
散度定理
，得到質量守恒的全局公式：
因此，
我們來仔細看一下上面的方程。當你對流體流動進行建模時，可以計算這個方程，來檢查你的模型的質量守恒準確性。在任何穩態分析中，這個方程簡化為
，并指出，質量進入系統的速度等于質量離開系統的速度。換句話說，入口和出口的質量流動必須平衡。
一個常見的錯誤是假設是，質量守恒可以簡化為體積流動速率
守恒。如果流體密度是恒定的，如不可壓縮流，連續性方程簡化為
,即流速的散度消失。在不可壓縮流的情況下，這個假設是正確的。然而，在大多數工程問題中，這一假設是不成立的。
展開 SolidWorks該怎么計算模型質量重量?
SolidWorks怎么計算模型質量重量？
SolidWorks中建立的模型，想要計算出這個模型的型質量、體積、轉動慣量等參數，該怎么辦呢？
下面我們就來看看詳細的教程，需要的朋友可以參考下↓↓↓
1.首先：建立模型（這個過程太簡單就不用說了，這里已經建好），如圖所示↓↓↓
2、點擊左側“材質<未指定>”，右鍵，彈出下拉菜單，點擊“編輯材料”如圖所示
綠色框為常用材質
3、彈出材料選擇對話框，如圖所示
4、選擇材料（我這里選擇黃銅），如圖所示，點擊應用
5、關閉材料對話框，返回模型界面，如圖所示，模型材料已經出現了
6、選擇“評估”，點擊“質量屬性”，如圖所示
7、查看質量、重心、轉動慣量、等模型參數，如圖所示
8、長度、質量、體積單位調整
1.點擊選項 2.使用自定義設定 3.選擇你要更改的單位【∨】
4.把精度水準調高 5.點擊：確定 〖如圖所示:已完成〗
文章來源： 小哩同學
展開 計算有限元模型質量!
上次找計算模型質量的方法，在一個國外網站找到的,在后處理后(/post1)利用以下的命令行:
!選擇要計算的單元
ETABLE,EVOL,VOLU ! Load each element volume
SSUM ! Add up ETABLE columns
*GET,TVOL,SSUM,,ITEM,EVOL ! Get the total volume
MY_MASS=7830*TVOL !質量=體積x密度
基于vasp的電子和空穴的有效質量計算方法
計算有效質量分為兩種方法，一是由能帶計算有效電子質量，二是結合vaspkit計算有效質量，下面分別闡述。
方法一：
1、優化結構(二維材料需要考慮范德華校正、OPTCELL控制晶格等，根據實際情況而定)
2、SCF自洽計算，取CHGCAR進行能帶計算
3、能帶計算之后得到highk.dat是高對稱點的坐標位置，這些坐標就是能帶圖中對于的高對稱位置。
4、找到導帶底的位置，取其附近的點，示例取了9個點，如下圖，取得是G高對稱點左右的9個點。注意這里X和Y是對稱的，最好取一側的，也就是X-G的，因為對于不同的體系不同的K點路徑曲率不同的。
5、橫坐標是動量空間 1/angstrom單位，要換成1/Born單位，橫坐標做變換x'=x*0.5292*2*pi/a, 其中a是晶格常數（認為是垂直與高對稱路徑面的方向，比如你走的是g2-g3面則a是x方向的晶格）。x是原來的坐標，x'是變換單位后的坐標。縱坐標變換y'=y/27.21。由ev換成hatree。
6、擬合：2階多項式，提取2次項 C。則m=1/(2*C)m0
方法二：結合vaspkit輕松求出有效質量
1、計算能帶，得到帶帶邊，價帶頂和導帶底均位于高對稱點K點處。或者直接通過vaspkit911得到帶邊位置
2、準備VPKIT.in，如下
3、運行vaspkit-912或者913產生KPOINTS，POTCAR，編寫INCAR(INCAR不能直接用vaspkit生成的)，
4、提交vasp任務，之后將VPKIT.in文件中第一行的1修改為2，然后再次運行vaspkit并選擇913，得到以下結果，即為空穴和電子的有效質量。
最后，有需要歡迎通過公眾號聯系我們。
公眾號：320科技工作室。
展開 Fluent計算對網格質量的幾個主要要求
1）網格質量參數：
Skewness （不能高于0.95，最好在0.90以下；越小越好）
Change in Cell-Size （也是Growth Rate，最好在1.20以內，最高不能超過1.40）
Aspect Ratio （一般控制在5：1以內，邊界層網格可以適當放寬）
Alignment with the Flow（就是估計一下網格線與流動方向是否一致，要求盡量一致，以減少假擴散）
2）網格質量對于計算收斂的影響：
高Skewness的單元對計算收斂影響很大，很多時候計算發散的原因就是網格中的僅僅幾個高Skewness的單元。
舉個例子：共有112,000個單元，僅有7個單元的Skewness超過了0.95，在進行到73步迭代時計算就發散了！
高長寬比的單元使離散方程剛性增加，使迭代收斂減慢，甚至困難。也就是說，Aspect Ratio盡量控制在推薦值之內。
3）網格質量對精度的影響：
相鄰網格單元尺寸變化較大，會大大降低計算精度，這也是為什么高連續方程殘差的原因。
網格線與流動是否一致也會影響計算精度。
4）網格單元形狀的影響：
非結構網格比結構網格的截斷誤差大，因此，為提高計算精度計，請大家盡量使用結構網格，對于復雜幾何，在近壁這些對流動影響較大的地方盡量使用結構網格，在其他次要區域使用非結構網格。
展開 揚聲器空氣隨動質量計算
揚聲器振膜在空氣中運動時，空氣對振膜也會產生反作用力，等效揚聲器整體的質量將增加。該等效質量一般稱為空氣隨動質量或者空氣附加質量。
對小口徑揚聲器單元，空氣隨動質量的輕微差異，對整體Mms估算影響不大。但對振動面積比較大，比如8寸以上的低音揚聲器，空氣隨動質量計算的準確性還是有必要研究的。對準確設計音箱也有幫助。
1.自由場測試
一般認為自由場測試時空氣隨動質量
Mair=2.67*p*a^3=0.394D^3=0.566*Sd^(1.5)
p為空氣密度（溫度20℃時1.18kg/m^3），a為揚聲器振膜半徑，D為直徑，Sd為振膜有效輻射面積。
常用的測試系統都是采用這個計算公式。
例外的是Klippel測試系統，是按上下兩側各有這么多空氣隨動質量。
而在普遍的認識中，無限大障板才需要按這樣上下兩側質量計算。
2.無限大障板測試
一般認為無限大障板按上下兩側空氣隨動質量計算。
Mair=1.13*Sd^(1.5)
3.揚聲器單元工作在音箱中的空氣隨動質量
很顯然，箱體內外的形狀對空氣隨動質量是有較大影響的，內外的空氣隨動質量也不一樣。而且邊界復雜的時候，估算起來也比較麻煩。
Beranek提出近似計算公式：
振膜前空氣隨動質量Mair-front=0.408*Sd^(1.5)
振膜后空氣隨動質量Mair-rear=0.667*Km*Sd^(1.5)
其中Km≈10^(-(0.462β+0.057），β是振膜面積和障板面積之比。
轉載自揚聲器設計與仿真
展開 Fluent計算對網格質量的幾個主要要求
1）網格質量參數：
Skewness （不能高于0.95，最好在0.90以下；越小越好）
Change in Cell-Size （也是Growth Rate，最好在1.20以內，最高不能超過1.40）
Aspect Ratio （一般控制在5：1以內，邊界層網格可以適當放寬）
Alignment with the Flow（就是估計一下網格線與流動方向是否一致，要求盡量一致，以減少假擴散）
2）網格質量對于計算收斂的影響：
高Skewness的單元對計算收斂影響很大，很多時候計算發散的原因就是網格中的僅僅幾個高Skewness的單元。
舉個例子：共有112,000個單元，僅有7個單元的Skewness超過了0.95，在進行到73步迭代時計算就發散了！
高長寬比的單元使離散方程剛性增加，使迭代收斂減慢，甚至困難。也就是說，Aspect Ratio盡量控制在推薦值之內。
3）網格質量對精度的影響：
相鄰網格單元尺寸變化較大，會大大降低計算精度，這也是為什么高連續方程殘差的原因。
網格線與流動是否一致也會影響計算精度。
4）網格單元形狀的影響：
非結構網格比結構網格的截斷誤差大，因此，為提高計算精度計，請大家盡量使用結構網格，對于復雜幾何，在近壁這些對流動影響較大的地方盡量使用結構網格，在其他次要區域使用非結構網格。
展開 lsdyna計算中質量增加過大怎么辦？
質量增加＜5%，過大的質量會導致結果的不正確。
當我們出現質量增加過大的情況，大家不妨試試以下3種方法：
網格質量太差，建議優化網格；
材料本構輸入不正確，單位沒有統一；
修改DT2MS或縮放系數。
氫氣減壓閥FLUENT仿真質量、流量計算、氫氣溫度負40。 ￥49
ANSYS版本為2022R2，內含仿真1G大小文件，模型
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知識普及1——如何提取模態質量（ANSYS專家編輯，非原創，歡迎轉摘）
本人準備出一個ANSYS知識普及系列，將有用的網上資料歸攏，由于知識水平有限，不對之處請諒解。也歡迎各位網友提供好的資料分享，讓我們共同完成這個ANSYS知識普及系列。
編輯人：技術鄰ANSYS專家
業務咨詢網址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
（打個小廣告）
聲 明:1、ANSYS知識普及系列中所有資料均來自網上；
2、如侵犯知識產權，請聯系ANSYS專家本人或者技術鄰，我將第一時間刪除。
下面是《ANSYS Verification Manual》中VM89.DAT稍加修改后提取模態質量的例子：
/PREP7
/TITLE, VM89, NATURAL FREQUENCIES OF A TWO-MASS-SPRING SYSTEM
C*** VIBRATION THEORY AND APPLICATIONS, THOMSON, 2ND PRINTING, PAGE 163,EX 6.2-2
ET,1,COMBIN14,,,2
ET,2,MASS21,,,4
R,1,200 ! SPRING CONSTANT = 200
R,2,800 ! SPRING CONSTANT = 800
R,3,.5 ! MASS = .5
R,4,1 ! MASS = 1
N,1
N,4,1
FILL
E,1,2 ! SPRING ELEMENT (TYPE,1) AND K = 200 (REAL,1)
TYPE,2
REAL,3
E,2 ! MASS ELEMENT (TYPE,2) AND MASS = .5 (REAL,3)
TYPE,1
REAL,2
E,2,3 !
展開 ansys如何輸出高質量的圖片
對體和面來說，ANSYS默認的結果輸出格式是云圖格式，而這種彩色云圖打印為黑白圖像時對比很不明顯，無法表達清楚，這對于發表文章來說是非常不便的。發文章所用的結果圖最好是等值線圖，并且最好是黑白的等值線圖。筆者原來進行這項工作時一般借用photoshop等第三方軟件，很麻煩，并且效果不好。現通過摸索，發現通過靈活運用ansys本身也能實現這項功能。現將步驟寫給大家，感謝caenet對我的幫助。
ANSYS如何獲取結構的總質量
結構質量
*status,MASS
!=================
MASS顯示如下：
理論求解：
（0.6*0.6*3.3*2+0.3*0.6*3.6）*2*2600=15724.8 Kg
可見兩者并無差別，這個小技能你GET到了嗎？
關注公眾號：ANSYS結構院 很有必要
智能計算時代的電子仿真--Ansys AEDT、Ansys Lumerical與智能計算相結合【6月11直播】
AI的大熱也使電子仿真進入了智能計算時代，這一時代，計算不再局限于傳統的數值運算，而是具備感知、學習、推理和決策能力，推動各領域向智能化、自動化、精準化方向變革。
Ansys一系列電子仿真軟件也順應時代與智能化計算相結合，AEDT和Lumerical分析工具可進行高頻、低頻、電子散熱、光電等領域的仿真分析；Lumerical等產品可以結合智能化計算進行光子學的優化和逆向設計。
6月11日，Ansys推出網絡研討會『智能計算時代的Ansys仿真軟件-微電子應用』，了解智能計算時代的電子仿真，下方預約了解學習??
時間：6月11日（星期三），16：00-17：00
內容簡介：Ansys 的軟件家族中的AEDT和Lumerical分析工具，可以進行高頻、低頻、電子散熱、光電等領域的仿真分析，具有廣泛的用途和廣大的用戶。Ansys AEDT產品可以結合智能化計算方法，高效率的評估微電子器件的PI/SI等特征。AEDT產品也可以結合智能化計算方法，進行高精度電學物性、熱學物性和力學物性的高精度計算。Lumerical等產品可以結合智能化計算進行光子學的優化和逆向設計。本次講座將從PI/SI，高精度物性以及光子學等方面向用戶介紹Ansys產品與智能化計算的結合。
講師：
張國軍 | 中潤漢泰資深Ansys產品工程師
資深Ansys產品工程師，智能化計算工程師，北京理工大學碩士。在經典仿真與智能化計算方面有較多經驗積累，參與眾多汽車、國防項目的仿真咨詢和深度開發。
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