ansys提取整體質(zhì)量陣
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-08
ansys提取整體質(zhì)量陣的實(shí)例教程
這時(shí)用編輯器打開(kāi)cp.out文件，可以看到按單元寫(xiě)出的質(zhì)量、剛度等矩
陣
ANSYS中整體、單元?jiǎng)偠群?em>質(zhì)量矩陣的提取.rar
、整體剛度和質(zhì)量矩陣的提取。
該功能需要進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，由ansys形成
的二進(jìn)制文件.full提取整體剛度和質(zhì)量
矩陣。
基于ansys的一個(gè)用戶開(kāi)發(fā)程序例子編
了一個(gè)程序（附件中）。
開(kāi)發(fā)環(huán)境：compaq fortran 6.5
運(yùn)行環(huán)境：win2000。
一個(gè)主文件：self.for，
另一個(gè)文件matrixout.f90用于矩陣輸出
binlib.lib為ansys提供的庫(kù)文件，將其
引入項(xiàng)目中（也可直接扔進(jìn)debug目錄）
.full文件由子空間迭代模態(tài)分析獲得。
運(yùn)行編譯后的可執(zhí)行文件.exe
2、單元?jiǎng)偠群?em>質(zhì)量矩陣的提取。
/DEBUG命令。詳細(xì)說(shuō)明可由以下轉(zhuǎn)載文章
finish
/clear
PI=3.1415926
w1=3
w2=10
w3=6
w4=1.2
r=.8
t=0.08
/PREP7
!*
ET,1,SHELL63
R,1,t
ET,2,MASS21
R,2,500,500,500,2000,2000,2000,
!*
UIMP,1,EX, , ,2e11
UIMP,1,NUXY, , ,0.3,
UIMP,1,DAMP, , ,0.2,
UIMP,1,DENS, , ,7800,
BLC4,0,0,w2,w1
ESIZE,1.5,0,
AMESH,all
NSEL,S,LOC,X,0.0
D,all, , , , , ,ALL, , , , ,
allsel,all
SFA,all,1,PRES,12
FINISH
/OUTPUT,cp,out,, !
展開(kāi) 這時(shí)用編輯器打開(kāi)cp.out文件，可以看到按單元寫(xiě)出的質(zhì)量、剛度等矩陣
3.
其原理很簡(jiǎn)單，即使用ansys的超單元即可解決問(wèn)題。定義超單元，然后列出超單元的剛度矩陣即可。
面是一個(gè)小例題，自可明白。
/prep7
k,1
k,2,3000
l,1,2
et,1,beam3
mp,ex,1,2e5
mp,prxy,1,0.3
r,1,5000,2e7,200
lesize,all,,,10
lmesh,all
finish
!----以上正常建立模型，不必施加約束和荷載
/solu
antype,7 !substructuring分析類(lèi)型
seopt,matname,1 !設(shè)置文件名稱(chēng)和剛度矩陣類(lèi)型(剛度，質(zhì)量，阻尼等)
nsel,all !選擇所有節(jié)點(diǎn)
m,all,all !定義所有節(jié)點(diǎn)自由度為主自由度
solve !求解
selist,matname,3 !列出整體剛度矩陣
展開(kāi) 1.引論
經(jīng)常使用Ansys、Abaqus等一系列有限元分析軟件進(jìn)行計(jì)算、學(xué)習(xí)的學(xué)生或工程師們都會(huì)知道在有限元分析建模與計(jì)算中剛度矩陣與質(zhì)量矩陣的重要性。但是由于軟件的黑盒性質(zhì)，大家往往在實(shí)際使用十分成熟的商業(yè)化軟件的過(guò)程中慢慢忽視了有限元及其衍生出的商業(yè)軟件背后的原理與方法。
這時(shí)，不管是在學(xué)習(xí)中還是在工程應(yīng)用中往往都會(huì)遇到一個(gè)同樣的問(wèn)題，那么就是如何將Ansys APDL運(yùn)行中的產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)（例如：剛度矩陣、質(zhì)量矩陣）導(dǎo)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(xiě)下此篇文章來(lái)幫助很多實(shí)際工作或?qū)W習(xí)中需要用到此類(lèi)技能的同學(xué)、同事們，讓大家更了解Ansys APDL背后的工作原理與數(shù)據(jù)導(dǎo)出方式。
當(dāng)然，在社區(qū)中早就有大佬回答過(guò)了這個(gè)問(wèn)題，并給大家制作了相應(yīng)的提取矩陣軟件，其軟件具備了簡(jiǎn)單、便捷的操作方式，讓很多想要提取剛度矩陣與質(zhì)量矩陣的同僚們受益，那么我為什么還要寫(xiě)一篇這樣的文章重新提起這樣一個(gè)話題呢？這就又回到了我開(kāi)頭所說(shuō)的“原理與方法”，我在此更希望面對(duì)想要進(jìn)一步學(xué)習(xí)了解軟件背后機(jī)理的群體，并在此基礎(chǔ)上保留教學(xué)的簡(jiǎn)潔性，提供導(dǎo)出矩陣與轉(zhuǎn)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?yàn)閮?yōu)化不完全導(dǎo)致的運(yùn)行bug。
2.有限元軟件導(dǎo)出剛度矩陣與質(zhì)量矩陣的方法
在使用APDL進(jìn)行求解時(shí)，每次在求解完成后都會(huì)在工作路徑下生成一個(gè).full文件，而這個(gè)文件十分關(guān)鍵，其正是剛度矩陣與質(zhì)量矩陣的所在之處。
展開(kāi) 提取方法
Ansys中其實(shí)提供了幾種單元?jiǎng)偠染仃嚭?em>整體剛度矩陣的提取接口，先做一下簡(jiǎn)單介紹：
（1）單元?jiǎng)偠染仃?em>提取，集成整體剛度矩陣
首先選擇要提取的單元，通過(guò)/debug命令輸出選擇集中的單元?jiǎng)偠染仃嚕俑鶕?jù)結(jié)構(gòu)的單元連接信息，組合成整體剛度矩陣，命令如下：
/OUTPUT,cp,out,, ! 將輸出信息送到cp.out文件
/debug,-1,,,1 ! 指定輸出單元矩陣
/SOLU
SOLVE
finish
/OUTPUT, TERM ! 將輸出信息送到output windows中
感受：這個(gè)方法很直接，但稍顯麻煩，需要提取到結(jié)構(gòu)的單元組成信息、節(jié)點(diǎn)信息以及單元?jiǎng)偠染仃嚨龋瑢?duì)于稍大一些結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，可能需要1個(gè)小時(shí)甚至更長(zhǎng)時(shí)間才能完成。
（2）超單元方法
/solu
antype,7 !substructuring分析類(lèi)型
seopt,matname,1 !設(shè)置文件名稱(chēng)和剛度矩陣類(lèi)型(剛度，質(zhì)量，阻尼等)
nsel,all !選擇所有節(jié)點(diǎn)
m,all,all !定義所有節(jié)點(diǎn)自由度為主自由度
solve !求解
selist,matname,3 !列出整體剛度矩陣
這種方法是可以提取到結(jié)構(gòu)整體剛度矩陣的，但是問(wèn)題在于需要指定主自由度，對(duì)于一般結(jié)構(gòu)而言，這個(gè)方法還是適用的，問(wèn)題是如果結(jié)構(gòu)中存在耦合關(guān)系，結(jié)構(gòu)自由度存在依賴關(guān)系，該方法就不太適用了，可能還有其他解決辦法，但是我后來(lái)還是放棄這種方法。
（3）HBMAT命令方法提取整體矩陣
這種方法的適用性比較廣，也是個(gè)人比較推崇的一種方法。
展開(kāi) 
ansys提取整體質(zhì)量陣的相關(guān)專(zhuān)題、標(biāo)簽、搜索
ansys提取整體質(zhì)量陣的最新內(nèi)容
在有限元分析中，ANSYS 可以導(dǎo)出大規(guī)模稀疏矩陣（如剛度矩陣、質(zhì)量矩陣），通常使用 Harwell-Boeing (HB) CCS 格式。這些矩陣對(duì)后續(xù)二次開(kāi)發(fā)、動(dòng)力學(xué)分析或自定義求解器非常重要，但由于其稀疏和壓縮存儲(chǔ)形式，直接在 MATLAB 中讀取和使用并不方便。
本文提供了 兩個(gè) MATLAB 函數(shù)，可直接從 ANSYS 導(dǎo)出的 HB 矩陣文件中讀取并重構(gòu)成 MATLAB 稀疏矩陣：
1.引論
經(jīng)常使用Ansys、Abaqus等一系列有限元分析軟件進(jìn)行計(jì)算、學(xué)習(xí)的學(xué)生或工程師們都會(huì)知道在有限元分析建模與計(jì)算中剛度矩陣與質(zhì)量矩陣的重要性。但是由于軟件的黑盒性質(zhì)，大家往往在實(shí)際使用十分成熟的商業(yè)化軟件的過(guò)程中慢慢忽視了有限元及其衍生出的商業(yè)軟件背后的原理與方法。
這時(shí)，不管是在學(xué)習(xí)中還是在工程應(yīng)用中往往都會(huì)遇到一個(gè)同樣的問(wèn)題，那么就是如何將Ansys
最近在考慮自己編寫(xiě)的程序和商用軟件的驗(yàn)證問(wèn)題，有限元結(jié)構(gòu)分析中最關(guān)鍵的一環(huán)就是剛度矩陣的獲得，如果涉及到模態(tài)分析，還有質(zhì)量矩陣。考慮到商業(yè)軟件的成熟性，可以用ANSYS生成的剛度矩陣做參照來(lái)看自己編寫(xiě)的程序是否正確，因此如何提取ANSYS中結(jié)構(gòu)的剛度矩陣，并進(jìn)行隨后的驗(yàn)證或者二次開(kāi)發(fā)是一個(gè)問(wèn)題。
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1796144
1. 背景
從事結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制、車(chē)橋耦合振動(dòng)、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)傳感器優(yōu)化布置、結(jié)構(gòu)動(dòng)力性能分析等等一系列研究的同仁們應(yīng)該都面臨過(guò)一個(gè)同樣的問(wèn)題—“怎么把結(jié)構(gòu)的剛度和質(zhì)量矩陣建立出來(lái)？”。這對(duì)于那些數(shù)值分析高手和專(zhuān)家可能不是什么問(wèn)題；但是對(duì)于科研剛?cè)腴T(mén)的新手來(lái)說(shuō)，這個(gè)難度還是相當(dāng)大的。如果都靠自己寫(xiě)程序來(lái)建立有限元模型，則對(duì)理論基礎(chǔ)、編程水平都有很高的要求，甚至程序做出來(lái)也未必能保證其正確性，是一個(gè)很讓人頭疼的問(wèn)題
本人準(zhǔn)備出一個(gè)ANSYS知識(shí)普及系列，將有用的網(wǎng)上資料歸攏，由于知識(shí)水平有限，不對(duì)之處請(qǐng)諒解。也歡迎各位網(wǎng)友提供好的資料分享，讓我們共同完成這個(gè)ANSYS知識(shí)普及系列。
編輯人：技術(shù)鄰ANSYS專(zhuān)家
業(yè)務(wù)咨詢網(wǎng)址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
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聲 明:1、ANSYS知識(shí)普及系列中所有資料均來(lái)自網(wǎng)上；
、整體剛度和質(zhì)量矩陣的提取。
該功能需要進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，由ansys形成
的二進(jìn)制文件.full提取整體剛度和質(zhì)量
矩陣。
基于ansys的一個(gè)用戶開(kāi)發(fā)程序例子編
了一個(gè)程序（附件中）。
開(kāi)發(fā)環(huán)境：compaq fortran 6.5
運(yùn)行環(huán)境：win2000。
一個(gè)主文件：self.for，
另一個(gè)文件matrixout.f90用于矩陣輸出
binlib.lib
1、整體剛度和質(zhì)量矩陣的提取。
該功能需要進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，由ansys形成
的二進(jìn)制文件.full提取整體剛度和質(zhì)量
矩陣。
基于ansys的一個(gè)用戶開(kāi)發(fā)程序例子編
了一個(gè)程序（附件中）。
開(kāi)發(fā)環(huán)境：compaq fortran 6.5
運(yùn)行環(huán)境：win2000。
一個(gè)主文件：self.for，
另一個(gè)文件matrixout.f90用于矩陣輸出
binlib.lib為ansys提供的庫(kù)文件
1.
Which matrix you would like? element stiffness matrix or full stiffness matrix?
element stiffness is within file.emat. full stiffness matrix is within file.full
A simple way to dump the matrix
