ansys節點質量的案例
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 ANSYS中單元解、節點解以及節點單元解的概念解析
理論上，任何結構任何位置處的應力應變應該都是連續的，而上面所說的單元應力應變解并不連續，因而就出現了另外一個解，我個人稱之為節點單元解，它是單元解在公共節點上應力應變值的平均值，通過平均化就使得公共節點上的應力應變值變得唯一，但這樣會帶來另外一個問題，就是節點單元解和節點有關，也即是和單元數目有關。在某些情況下，可能會由于網格劃分的影響，導致畸變較大。
總結起來，三個解的概念如下：
節點解：節點位移解，原始解，最為精確的解；
單元解：單元的應力應變，派生解，通過節點解推導得到；
節點單元解：節點的應力應變，派生解的平均化顯示。
祝好
ANSYS結構院
2017.12.25
展開 ANSYS中單元解、節點解以及節點單元解該怎么理解
總結起來，三個解的概念如下：
節點解：節點位移解，原始解，最為精確的解；
單元解：單元的應力應變，派生解，通過節點解推導得到；
節點單元解：節點的應力應變，派生解的平均化顯示。
來源：ANSYS學習與應用
ANSYS模型剛度、質量矩陣快速提取小軟件—km_from_Ansys ￥88
=MASS：輸出質量矩陣?？捎糜谔卣髦登⒆咏Y構分析、模態分析。
=DAMP：輸出阻尼矩陣。僅用于有阻尼的模態分析。
rhs---右邊項輸出控制（右邊項指用矩陣所表示方程的等號右端矢量，這里可為節點荷載向量），如rhs=YES則輸出，如rhs=NO則不輸出。
模態分析時，因僅LANB和QR法可生成完整的質量矩陣，因此也僅采用這兩種方法時才可使用HBMAT命令得到質量矩陣文件。
這個是Ansys幫助文件中對HBMAT命令的解釋，在Ansys分析中，會在根目錄下形成.full的二進制文件，里面存儲的就是已經組合好的剛度和質量矩陣，只是是以二進制文件的形式存在，通過HBMAT命令可以將二進制文件轉換為可以使用的十進制文件，十進制文件是以txt的形式存放在根目錄下。
打開生成的十進制文件，發現并沒有得到我們所想象的剛度、質量矩陣的形式，而是一長串的數字。這是因為，Ansys中的矩陣文件是以稀疏矩陣的形式存儲的，得到的十進制文件，只是給出了矩陣中元素對應的位置和值，我們需要對這一串數字進行整理才能得到原始的矩陣形式。這就需要明確十進制文件中數字的排列規律。
文件基本格式是前面有4或5行描述數據，其后為單列矩陣元素值，說明如下：
第1行：格式（A72），為文件頭的字符型解釋，如剛度矩陣或質量矩陣等標題。
第2行：格式（5I14），分別表示該文件的總行數（不包括文件頭）、矩陣列指針的總行數、矩陣行索引的總行數、矩陣元素數值的總行數、右邊項總行數。
第3行：格式（A3,11X,4I14），分別為矩陣類型、矩陣行數、矩陣列數、矩陣行索引數（對組裝后的矩陣，該值等于矩陣行索引數）、單元元素數（對組裝后的矩陣此值為0）。
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
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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導入節點坐標數據 附80多種ANSYS常用材料的參數文件下載
有時候，再用ansys做一些復雜的模型分析時候（如：桁架，拱形架，繩網等），因為其模型數量很多，模型空間位置相對復雜，采用apdl語言實現可能比較繁瑣或者會遇到調試方面的不便。所以，我們可以用數據處理功能更為強大的matlab或者c++進行編程，將節點坐標直接導入到ansys中進行分析。
matlab可用如下格式導出節點坐標：
接下來，采用apdl語言定義存放數據的數組：（如下圖）注意：（3F5.2要和matlab的fprintf中%5.2f對應）
將存放數組的.txt文件與坐標.txt放在工作目錄下：
在菜單中選擇file——read to file——選擇“wang.txt”，程序自動搜索到存放在nn.txt的坐標數據。
接下來，我們就可以在數組文件中看到導入的數據了：
下載地址：80多種ANSYS常用材料的參數文件
展開 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
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?，F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使用APDL語言提取節點編號及對應坐標 ￥10
首先選取好你想選取的節點
NSEL,S,…………………..
然后使用*vget讀取節點編號及相應坐標
*Get,nnod,NODE,0,COUNT
*vget,nl,node,,nlist !得到表面節點編號
*vget,locx,node,,loc,x
…………………….
*DIM,locx1,array,nnod,1 !定義一個數組，其為nnod行1列
………………………….
要注意，這里面得到的nl是從小到大排列的，只包含一部分節點，而我們得到的locx卻是所有節點的坐標，所以我們還需要定義一個locx1，再用一個循環把你想選擇的節點編號和其坐標一一對應起來。具體的關系從下面的圖可以看出。
*DO, j,1,nnod,1
locx1(j)=locx(nl(j)) !節點對應坐標
…………………………….
*ENDDO
這時我們就已經得到了想選取的節點坐標及對應編號，此時我們需要運行一個Output.mac文件，把得到的數組輸出。
Output.mac 中包含的內容
!----------------------------------!
*cfopen,node_number.dat, ! Generate Ist File
*vwrite,nl(1)
(1F6.0)
*cfclos
*cfopen,node_locx.dat,
*vwrite,locx1(1)
(1E15.6)
*cfclos
………………….剩下的按照同樣格式寫
!----------------------------------!
最后得到的txt文件的內容分別如下：
展開 ansys中的節點應力
我想知道ansys中的節點應力是如何得到的？因為理論上講應力應該是針對微元體來講的，單純的節點是不存在應力的，那么ansys中結果所提供的節點應力是怎樣得到的？與單元表所顯示的應力往往存在較大差別，那實際進行強度分析的時候應該以哪個為準呢？
hypermesh-ansys聯合仿真之質量單元
質量單元屬于0維單元，ANSYS提供了質量單元mass21，該單元有6個自由度，3個平動自由度和3個繞軸的轉動自由度，可以分別設置不同方向上的不同質量和轉動慣量，但是一般3個平動方向上的質量是相同的，而3個轉動方向上的轉動慣量可能分別不同。轉動慣量可能對某些非轉動模態影響較小甚至可以忽略，但是對某些模態影響比較明顯，所以在較容易獲得部件轉動慣量的情況下盡量將部件簡化為質量單元時輸入每個方向上的轉動慣量參數。
質量單元的另一個功能是作為輔助單元使用，在利用hypermesh為ANSYS求解器建模前處理時，涉及到不同零部件單元之間的連接裝配，此時在一些連接單元的節點上需要安放一個單元才能在導入ANSYS計算時正常進行，下面舉實例說明。
上圖是一個板通過4個紫色的柱焊接在板的4個孔上，建模是通過CERIG單元將板與柱在焊接位置剛性連接，然后在4個柱的頂端安裝在其他部件上，這里將柱的頂端連接到同一個節點上（節點號為4417），然后在該節點上施加固定約束邊界條件。建好模型后導出CBD文件并讀入ANSYS進行模態求解，開始求解時報出如下圖錯誤。
報錯信息顯示為，約束方程1有未使用的節點4417。主要原因是hypermesh中的CERIG單元轉化到ANSYS是約束方程。在建立節點耦合時，比如將若干單元的節點自由度耦合到一個新建的節點時，這個新建節點比如依附于某個單元，否則求解時就會報出上述錯誤信息，這里的解決方案就是在節點4417處建立一個mass21單元，為了消除mass21單元對求解結果的影響需將mass21的質量屬性設置到非常低，特別是在模態求解時，質量會嚴重影響模態求解結果，效果如下圖。
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 ANSYS如何提取某一節點的應力時程 ￥100
那么如何提取某一個節點的von Mises stress呢？
首先明確ANSYS的節點附加在單元上，可以通過選擇單元上節點的方法提取節點應力。
1 確定節點所在單元，顯示節點編號。
例單元號8560，節點號8678。
2 進入TimeHist Postpro, 定義變量。
3變量顯示。
付費內容為相關命令流。
ANSYS APDL實體單元和殼單元（不共節點）之間的連接 ￥100
實體單元和殼單元之間的連接是ANSYS中常見的問題。即使兩種單元之間共節點，但單元之間不連續（實體單元每個節點有3個平動自由度，而殼單元每個節點有3個平動自由度和3個轉動自由度），對于兩種單元之間面面接觸，可直接定義剛域，本文主要采用MPC法對實體-殼單元的連接方法進行說明。
1 單元類型
算例模型中，實體單元采用SOLID45，殼單元采用SHELL63，接觸位置不共節點。對于兩種單元之間的連接，通過目標單元TARGE170和接觸單元CONTA175實現，定義約束為實體-殼約束，接觸單元為MPC算法，接觸類型為綁定接觸。
2 有限元模型和綁定接觸
圖1 底部固定約束，殼單元施加均布荷載
圖2 目標單元和接觸單元
3 計算結果
圖3 von Mises stress
圖4 X-Component of displacement
付費內容為相關命令流。
展開 ANSYS Workbench利用節點施加邊界條件
1
引言
在ANSYS經典界面（Mechanical APDL），我們可以很方便的對劃分好網格的單元及節點進行一些操作，比如對節點施加各種約束及載荷。而ANSYS Workbench中，我們使用更多的是在幾何上施加邊界條件，其實在Workbench中也可以對節點施加，今天這篇文章將介紹如何在Workbench中對節點施加約束和載荷。
2
實例分析過程
下面以一個懸臂梁受力作用的例子來說明如何使用節點施加約束及載荷。
1）創建一個靜力學分析系統，在SCDM中創建一根方形梁，自動劃分網格；
2）在Mechanical中創建兩組Named Selections：
在梁的一端，使用按鈕，選中端面上所有節點，創建Support的節點組；
選中另外一個端面上某個邊上的所有節點，創建Force的節點組；
3）在Mechanical中利用節點設置邊界條件；
插入Direct FE -> Nodal Displacement節點位移約束，Named Selection下拉選擇Support組，在X、Y、Z三個方向數值框中都輸入0，相當于對這組節點施加了固定約束。
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