ansys施加質(zhì)量的案例
如何從Ansys APDL中提取剛度矩陣與質(zhì)量矩陣？ ￥69
1.引論
經(jīng)常使用Ansys、Abaqus等一系列有限元分析軟件進行計算、學(xué)習(xí)的學(xué)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(zhì)量矩陣的重要性。但是由于軟件的黑盒性質(zhì)，大家往往在實際使用十分成熟的商業(yè)化軟件的過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，不管是在學(xué)習(xí)中還是在工程應(yīng)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(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。
因此我決定寫下此篇文章來幫助很多實際工作或?qū)W習(xí)中需要用到此類技能的同學(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了這個問題，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(xué)習(xí)了解軟件背后機理的群體，并在此基礎(chǔ)上保留教學(xué)的簡潔性，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，也避免了很多因為優(yōu)化不完全導(dǎo)致的運行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(guān)鍵，其正是剛度矩陣與質(zhì)量矩陣的所在之處。
展開 施加初始應(yīng)力的方法及對比（1.質(zhì)量阻尼法（模態(tài)法、快速傅里葉法）；2.動力松弛（SIDR=1-2）） ￥138.93
針對LS-DYNA顯示動力學(xué)分析中的初始應(yīng)力施加如重力、軸力問題，建立了柱模型，按照軸壓比為0.1施加軸力，對比分析了幾種方法的有效性和耗時，給出針對不同計算的施加初始應(yīng)力的最有效最經(jīng)濟的建議，提供了全部的k文件和程序代碼以及分析文檔。
ANSYS模型剛度、質(zhì)量矩陣快速提取小軟件—km_from_Ansys ￥88
=MASS：輸出質(zhì)量矩陣。可用于特征值屈曲、子結(jié)構(gòu)分析、模態(tài)分析。
=DAMP：輸出阻尼矩陣。僅用于有阻尼的模態(tài)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(jié)點荷載向量），如rhs=YES則輸出，如rhs=NO則不輸出。
模態(tài)分析時，因僅LANB和QR法可生成完整的質(zhì)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(zhì)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(jīng)組合好的剛度和質(zhì)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(zhuǎn)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(fā)現(xiàn)并沒有得到我們所想象的剛度、質(zhì)量矩陣的形式，而是一長串的數(shù)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(yīng)的位置和值，我們需要對這一串?dāng)?shù)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(shù)字的排列規(guī)律。
文件基本格式是前面有4或5行描述數(shù)據(jù)，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(zhì)量矩陣等標(biāo)題。
第2行：格式（5I14），分別表示該文件的總行數(shù)（不包括文件頭）、矩陣列指針的總行數(shù)、矩陣行索引的總行數(shù)、矩陣元素數(shù)值的總行數(shù)、右邊項總行數(shù)。
第3行：格式（A3,11X,4I14），分別為矩陣類型、矩陣行數(shù)、矩陣列數(shù)、矩陣行索引數(shù)（對組裝后的矩陣，該值等于矩陣行索引數(shù)）、單元元素數(shù)（對組裝后的矩陣此值為0）。
展開 ANSYS Corner| ANSYS Workbench中一種螺栓預(yù)緊力施加方法
ANSYS Corner| ANSYS Workbench中一種螺栓預(yù)緊力施加方法
ANSYS知識普及1——如何提取模態(tài)質(zhì)量（ANSYS專家編輯，非原創(chuàng)，歡迎轉(zhuǎn)摘）
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下面是《ANSYS Verification Manual》中VM89.DAT稍加修改后提取模態(tài)質(zhì)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知識普及系列16——在ANSYS里施加地震慣性力的方法
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在ANSYS里做地震分析時，需要對結(jié)構(gòu)施加地震慣性荷載，地震慣性力是通過加速度的方式輸入進結(jié)構(gòu)的，然后與結(jié)構(gòu)的質(zhì)量一起形成動力計算時的慣性荷載，下面說一下在ANSYS里施加地震慣性力的方法。
展開 ANSYS知識普及7——如何施加扭矩（ANSYS專家編輯，非原創(chuàng)，歡迎轉(zhuǎn)摘）
關(guān)于實體單元施加彎矩的方法一、施加方法思路1：矩或扭矩說白了就是矩，所謂矩就是力和力臂的乘積。施加矩可以等效為施加力；思路2：直接施加彎矩或扭矩，此時需要引入一個具有旋轉(zhuǎn)自由度的節(jié)點；二、在ANSYS中實現(xiàn)的方法這里說說3個基本方法，當(dāng)然可以使用這3個方法的組合方法，組合方法就是對3個基本方法的延伸，但原理仍不變。
ANSYS如何獲取結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量
結(jié)構(gòu)質(zhì)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(guān)注公眾號：ANSYS結(jié)構(gòu)院 很有必要
ANSYS構(gòu)建施加約束
ANSYS在施加約束這里面的操作技巧與方法有沒有專門的書籍？
ANSYS知識普及4——如何施加函數(shù)變化的表面載荷 （ANSYS專家編輯，非原創(chuàng)，歡迎轉(zhuǎn)摘）
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ANSYS具有函數(shù)加載功能，可以很方便地在模型表面施加函數(shù)變化的各種載荷，在ANSYS中，也可以通過變通的方式來實現(xiàn)此功能，其思路是：
首先選定所要施加函數(shù)變化表面載荷的表面上的節(jié)點，利用ANSYS的參數(shù)數(shù)組和嵌入函數(shù)知識寫一簡單的命令流，定義好相應(yīng)節(jié)點位置的面載荷值，然后通過在節(jié)點上施加面載荷來完成。
下面以在一圓柱表面施加函數(shù)變化載荷為例：
/prep7
et,1,45
cyl4,,,0.5,,,,3
vsweep,all
asel,s,loc,y,0.01,1
nsla
!
*get,nmax,node,,num,max,
*get,nmin,node,,num,min,
*afun,deg
*dim,t1,array,nmax,1,1,
csys,1
*do,k,nmin,nmax
*if,nsel(k),eq,1,then
t1(k)=1000*sin(ny(k))
*else
t1(k)=0
*endif
*enddo
!
sffun,pres,t1(1)
sf,all,pres,0
展開 ansys如何輸出高質(zhì)量的圖片
對體和面來說，ANSYS默認的結(jié)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(fā)表文章來說是非常不便的。發(fā)文章所用的結(jié)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(xiàn)通過摸索，發(fā)現(xiàn)通過靈活運用ansys本身也能實現(xiàn)這項功能。現(xiàn)將步驟寫給大家，感謝caenet對我的幫助。
ANSYS Workbench移動熱源施加
本篇博文主要介紹如何在ANSYS WORKBENCH里面如何施加移動熱源，本人也是通過借鑒網(wǎng)上資料、論壇和請教交流，做出的一個移動熱源初級實例。
1.問題描述
如下圖所示，尺寸為0.1x0.1x0.005m長方體，在長方體中間沿著Y方向施加一個移動熱源，熱源的速度為0.1m/s，熱源為熱流密度，值為時間位移函數(shù)，如下圖所示。
?
其中Q=4e7w/m2；R=0.005m；v=0.01m/s。
2.分析思路
（1）首先在APDL經(jīng)典界面施加創(chuàng)建高斯熱源函數(shù)的命令流；
（2）在WB中創(chuàng)建瞬態(tài)分析模塊，創(chuàng)建有限元模型；
（3）將APDL命令流插入到WB中；
（4）計算求解查看后處理。
3.步驟
（1）創(chuàng)建高斯熱源函數(shù)命令流
打開ANSYS經(jīng)典界面，在函數(shù)編輯器下創(chuàng)建如下函數(shù)：
4e7*exp(-3*(({X}-0.05)^2+({Y}-0.01*{TIME})^2)/0.005^2)
如下圖所示：
?
完成好函數(shù)輸入之后，保存函數(shù)；然后讀入剛剛保存的函數(shù)，命名為HFLUX，如下圖所示：
?
到此，高斯熱源函數(shù)即完成創(chuàng)建，只需要將以上操作的命令流提取出來即可，命令流件文章末尾。
（2）在WB中創(chuàng)建瞬態(tài)熱分析模塊，創(chuàng)建幾何模型、材料屬性和劃分網(wǎng)格，注意中間的網(wǎng)格要細化，如下圖所示：
?
在幾何體上表面創(chuàng)建一個Named Selection，命名為A1，如下圖所示：
?
求解設(shè)置，設(shè)置仿真時間為10s，子步為50，如下圖所示；
?
創(chuàng)建對流換熱，選擇除上表面之外的其余5個面。
（3）插入命令流。
展開 ANSYS Workbench移動熱源施加
本篇博文主要介紹如何在ANSYS
WORKBENCH里面如何施加移動熱源，本人也是通過借鑒網(wǎng)上資料、論壇和請教交流，做出的一個移動熱源初級實例。
1.問題描述
如下圖所示，尺寸為0.1x0.1x0.005m長方體，在長方體中間沿著Y方向施加一個移動熱源，熱源的速度為0.1m/s，熱源為熱流密度，值為時間位移函數(shù)，如下圖所示。
其中Q=4e7w/m2；R=0.005m；v=0.01m/s。
2.分析思路
（1）首先在APDL經(jīng)典界面施加創(chuàng)建高斯熱源函數(shù)的命令流；
（2）在WB中創(chuàng)建瞬態(tài)分析模塊，創(chuàng)建有限元模型；
（3）將APDL命令流插入到WB中；
（4）計算求解查看后處理。
3.步驟
（1）創(chuàng)建高斯熱源函數(shù)命令流
打開ANSYS經(jīng)典界面，在函數(shù)編輯器下創(chuàng)建如下函數(shù)：
4e7*exp(-3*(({X}-0.05)^2+({Y}-0.01*{TIME})^2)/0.005^2)
如下圖所示：
完成好函數(shù)輸入之后，保存函數(shù)；然后讀入剛剛保存的函數(shù)，命名為HFLUX，如下圖所示：
到此，高斯熱源函數(shù)即完成創(chuàng)建，只需要將以上操作的命令流提取出來即可，命令流件文章末尾。
（2）在WB中創(chuàng)建瞬態(tài)熱分析模塊，創(chuàng)建幾何模型、材料屬性和劃分網(wǎng)格，注意中間的網(wǎng)格要細化，如下圖所示：
在幾何體上表面創(chuàng)建一個Named Selection，命名為A1，如下圖所示：
求解設(shè)置，設(shè)置仿真時間為10s，子步為50，如下圖所示；
創(chuàng)建對流換熱，選擇除上表面之外的其余5個面。
（3）插入命令流。
展開 hypermesh-ansys聯(lián)合仿真之質(zhì)量單元
質(zhì)量單元屬于0維單元，ANSYS提供了質(zhì)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(zhuǎn)動自由度，可以分別設(shè)置不同方向上的不同質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量，但是一般3個平動方向上的質(zhì)量是相同的，而3個轉(zhuǎn)動方向上的轉(zhuǎn)動慣量可能分別不同。轉(zhuǎn)動慣量可能對某些非轉(zhuǎn)動模態(tài)影響較小甚至可以忽略，但是對某些模態(tài)影響比較明顯，所以在較容易獲得部件轉(zhuǎn)動慣量的情況下盡量將部件簡化為質(zhì)量單元時輸入每個方向上的轉(zhuǎn)動慣量參數(shù)。
質(zhì)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(jié)點上需要安放一個單元才能在導(dǎo)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(jié)點上（節(jié)點號為4417），然后在該節(jié)點上施加固定約束邊界條件。建好模型后導(dǎo)出CBD文件并讀入ANSYS進行模態(tài)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(jié)點4417。主要原因是hypermesh中的CERIG單元轉(zhuǎn)化到ANSYS是約束方程。在建立節(jié)點耦合時，比如將若干單元的節(jié)點自由度耦合到一個新建的節(jié)點時，這個新建節(jié)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(jié)點4417處建立一個mass21單元，為了消除mass21單元對求解結(jié)果的影響需將mass21的質(zhì)量屬性設(shè)置到非常低，特別是在模態(tài)求解時，質(zhì)量會嚴重影響模態(tài)求解結(jié)果，效果如下圖。
展開 ANSYS復(fù)合材料施加軸承載荷
我用acp模塊創(chuàng)建的復(fù)材實體模型，在瞬態(tài)分析模塊里想施加軸承載荷，但是點選作用面后不能添加
