ansys 自由度的案例
ANSYS求解單自由度系統(tǒng)的振動響應分析
問題： 圖示系統(tǒng)質量塊質量為m=30kg，彈簧剛度為k=30kN/m并且彈簧質量可以忽略，質量塊被向左方向推離位置10mm后放手，求此系統(tǒng)的固有頻率、周期和響應，以及彈簧所受的力。
理論解：
！1求解系統(tǒng)的固有頻率
finish
/clear
/prep7
et,1,mass21
et,2,combin14
keyopt,1,3,4 !mass21二維無轉動慣量的質量點
keyopt,2,3,2 !2d軸向彈簧
r,1,30
r,2,3e4
n,1
n,2,1,0
type,1
real,1
e,2
type,2
real,2
e,1,2
d,1,all
d,2,uy
/solu
antype,modal
modopt,lanb,1
mxpand,1
solve
/post1
set,list
！2求系統(tǒng)的響應曲線
finish
/clear
/prep7
et,1,mass21
et,2,combin14
keyopt,1,3,4
keyopt,2,3,2
r,1,30
r,2,3e4
n,1
n,2,1,0
type,1
real,1
e,2
type,2
real,2
e,1,2
/solu
antype,trans
Trnopt,full
outres,all,all
timint,off
d,1,all
d,2,uy
d,2,ux,0.01
time,1
solve
time,2
kbc,0
ddele,2,ux
timint,on
autots,on
deltim,0.01,,0.1
solve
/post26
nsol,2,2,u,x
plvar,2
prvar,2
最后得到結果質量點的位移響應曲線
展開 基于ANSYS APDL 某梁預應力下的靜力分析（link10與固體通過cp耦合自由度） ￥30
基于ANSYS apdl參數(shù)化建模
三維模型
線框模型
自重及預應變下的y方向變形云圖
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Ansys 院士私享講堂｜“一天跑完上億自由度”——大規(guī)模裝配-接觸仿真的最新突破
10 月 24 日 · 線下零距離 · 與 Ansys Fellow 朱永誼博士面對面
當產(chǎn)品復雜度從“零件”躍遷到“系統(tǒng)”，有限元模型動輒上億自由度，接觸對數(shù)量呈指數(shù)級增長。如何讓“超大規(guī)模裝配模型在 8 小時內(nèi)完成建模-求解-校核”成為日常，而非傳奇？
10 月 24 日（周五）下午，Ansys 總部院士朱永誼博士首次線下開講，帶來四大“黑科技”：
1
混合多點約束
“一個接觸對”自動識別固體-殼任意組合，依局部幾何秒選最優(yōu)約束，無需手動修正偏移或對齊法向，前處理更省力，結果更精準。
2
并行-接觸對自動分割
大接觸對智能拆分子域，核心數(shù)越高并行效率越穩(wěn)，拆分前后結果一致，全程無需手動干預。
3
統(tǒng)一非光滑接觸檢測
節(jié)點、高斯、Mortar 三法合一，求解器實時切換，輕松應對棱邊、角點等極端接觸，復雜裝配收斂更穩(wěn)健。
4
自適應穩(wěn)定求解
隱式?瞬態(tài)?半隱式自動接力，局部屈曲、材料軟化、接觸躍遷全程“一鍵求解”，原先難收斂的模型也能順利收斂。
關鍵詞：混合多點約束方法、接觸檢測、高性能計算、自適應求解器方案
時間：2025年10月24日（周五），14:00-16:30
地點：上海
費用：免費（報名需審核，請正確填寫完整的單位名稱及郵箱等基本信息，以便成功報名）
嘉賓介紹：
朱永誼 博士 | Fellow, Ansys Inc (Part of Synopsys)
朱永誼博士是Ansys的院士，擁有超過40年的計算力學與有限元研發(fā)經(jīng)驗。
展開 模態(tài)分析方法與步驟
其原理是在原結構中選取某些重要的節(jié)點為自由度，稱為主自由度(master degree of freedom)，再用該主自由度來定義結構的質量矩陣及剛度矩陣并求出其頻率及振動模態(tài)，進而將其結果擴展至全部結構。在解題過程中該方法速度較快，但其答案較不準確。
主自由度的選擇依照所探討的模態(tài)、結構負載的情況而定：
a. 主自由度的個數(shù)至少為所求頻率個數(shù)的兩倍。
b. 選擇主自由度的方向為結構最可能振動的方向。
c. 主自由度節(jié)點位于較大質量或轉動慣量處及剛性較低位置。
d. 如果彎曲模態(tài)為主要探討模態(tài)，則可省略旋轉自由度。
e. 主自由度的節(jié)點位于施力處或非零位移處。
f. 位移限制為零的位置不能選為主自由度節(jié)點，因為這種節(jié)點具有高剛性的特性。 可以用M命令來定義主自由度。此外，也可由ANSYS自動選擇自由度。
2 子空間迭代法(subspace)：
通常用于大型結構中，僅探討前幾個振動頻率，所得到結果較準確，不需要定義主自由度，但需要較多的硬盤空間及CPU時間。求取的振動模態(tài)數(shù)應該小于模型全部自由度的一半。
3不對稱法(unsymmetrical)：
該方法用于質量矩陣或剛度矩陣為非對稱時，例如轉子系統(tǒng)。其特征值(eigenvalue)為復數(shù)，實數(shù)部分為自然頻率；虛數(shù)部分為系統(tǒng)的穩(wěn)定度，正值表示不穩(wěn)定，負值表示穩(wěn)定。
4阻尼法(damped)：
該方法用于結構系統(tǒng)具有阻尼現(xiàn)象時，其特征值為復數(shù)，虛數(shù)部分為自然頻率；實數(shù)部分為系統(tǒng)的穩(wěn)定度，正值表示不穩(wěn)定，負值表示穩(wěn)定。
5分塊蘭索斯法(block lanczos)：
該方法用于大型結構對稱的質量及剛度矩陣，和次空間方法相似，但收斂性更快。
6快速動力法(power dynamics method)：
該方法用于非常大的結構（自由度大于100,000）且僅需最小幾個模態(tài)。該方法質量矩陣采用集中質量法。
展開 
LS-dyna_常見問題匯總
在 ANSYS 計算過程中結果文件大于 8GB 時計算自動中斷，如何解決這個問題？ ...............................35
52. 關于梁、殼單元應力結果輸出的說明 ...........................................................................................................35
53. LS-DYNA 求解有時為什么有負的滑動能.....................................................................................................36
54. 在 DYNA 中如何考慮材料失效......................................................................................................................36
55. 在 LS-DYNA 中能否施加跟隨力和跟隨力矩？ ............................................................................................36
56. 如果在工程上遇到殼的厚度是坐標位置的函數(shù)時，這樣的殼單元模型如何建立？ ................................36
57. 不同自由度的單元在 merge 時， ANSYS 如何處理自由度的不匹配問題..................................................37
58.
展開 ANSYS Workbench多體動力學實例——萬向節(jié)
2.添加萬向節(jié)運動副
注意：萬向節(jié)的自由度有Z與X的旋轉，參考面為紅色，移動面為藍色，X軸需要設置為穿過選取的孔（紅色軸穿過紅色孔），Z軸同樣穿過選擇的孔（藍色軸穿過藍色孔），由于此模型本身為斜的萬向節(jié)，因此讀者可能誤認為藍色軸并未穿過藍色孔，可以思考將萬向節(jié)扳正后，藍色軸依然是穿過藍色孔的。
3.添加旋轉副
注意：在此模型中，添加2個旋轉副，并設置為Body-ground類型，代表著兩個萬向節(jié)零件可以自轉，來約束它的自由度，讀者也可以只施加1個旋轉副對比一下，就可以明白為什么要添加2個旋轉副（也可以使用其他類型的運動副），有些讀者在此模型中只添加一個萬向節(jié)副，然后插入Joint Load后并無法設置參數(shù)，這是因為萬向節(jié)副只是定義連接關系，并不代表可以直接驅動，當添加完運動副，可以查看自由度數(shù)量。
注意：ANSYS與機械原理的自由度計算方法似乎不一致，按理說本案例是2個旋轉自由度，不知為何顯示為-2個自由度。
網(wǎng)格點擊直接生成即可，因為剛體動力學不需要設置真正的網(wǎng)格。
4.加載Joint驅動
注意：在剛體動力學中，對于分析設置，可以采用默認狀態(tài)，默認的步長可以適應很多分析。
5.求解后，查看后處理
注意：剛體動力學中，輸入的可以是力和位移，加速度等載荷，輸出的是位移、速度、加速度等結果。
當需要查看運動仿真的時候的應力、應變等結果就需要將剛體動力學的載荷等效變換到靜力學中查看，步驟如下：
6.在剛體動力學中插入位移載荷，并右擊，找到導出運動載荷選項
注意：將運動載荷保存到你指定的位置，導出的文件為txt的格式。
展開 LS-DYNA常見問題集錦
/PREP7
ET,1,63
RECT,,10,,10
ESHAPE,2
ESIZE,,20
AMESH,1
EPLO
MXNODE = NDINQR(0,14)
*DIM,THICK,,MXNODE
*DO,NODE,1,MXNODE
*IF,NSEL(NODE),EQ,1,THEN
THICK(node) = 0.5 + 0.2*NX(NODE) + 0.02*NY(NODE)**2
*ENDIF
*ENDDO
NODE =
MXNODE =
RTHICK,THICK(1),1,2,3,4
/ESHAPE,1.0
/USER,1
/DIST,1,7
/VIEW,1,-0.75,-0.28,0.6
/ANG,1,-1
/FOC,1,5.3,5.3,0.27
EPLO
9、不同自由度的單元在merge時，ANSYS如何處理自由度的不匹配問題
ANSYS可以將在給定容差（tolerance）內(nèi)的節(jié)點通過merge可以合并到一起，它可以是不同的單元類型和不同的自由度（如：殼或梁（6自由度）與塊單元（3自由度），ANSYS在處理共節(jié)點的自由度關系使，類似于藕合自由度（Couple DOFs）而非約束方程，即只把相同的自由度聯(lián)系起來，這樣就可以方便的處理如柱銷、鉸鏈之類的約束問題。
10、如何方便地建立壓力容器的有限元模型?
在建立壓力容器模型時，充分考慮模型的對稱性，靈活利用ANSYS軟件的工作平面和坐標系，利用合理的分網(wǎng)工具，可以得到漂亮的有限元模型，如下面的命令流所示：
/prep7
et,1,45
mp,ex,1,2e11
mp,nuxy,1,0.3
!
展開 復雜結構的網(wǎng)格劃分方法比較
在ANSA下，情況也類似，ANSA是很具優(yōu)勢的基于幾何的分網(wǎng)軟件，其建面功能十分強大，在沒有體這一概念的情況下，可以實現(xiàn)模型的分塊，操作簡單但效率很高，是未來分網(wǎng)軟件發(fā)展的大趨勢
混合網(wǎng)格劃分
混合網(wǎng)格劃分即在幾何模型上，根據(jù)各部位的特點，分別采用自由、映射、掃略等多種網(wǎng)格劃分方式，以形成綜合效果盡量好的有限元模型。混合網(wǎng)格劃分方式要在計算精度、計算時間、建模工作量等方面進行綜合考慮。
通常，為了提高計算精度和減少計算時間，應首先考慮對適合于掃略和映射網(wǎng)格劃分的區(qū)域先劃分六面體網(wǎng)格，應盡量通過切分等多種布爾運算手段來創(chuàng)建合適的區(qū)域（尤其是對所關心的區(qū)域或部位）；其次，對實在無法再切分而必須用四面體自由網(wǎng)格劃分的區(qū)域，采用帶中節(jié)點的六面體單元進行自由分網(wǎng)。
自由度耦合和約束方程
對于某些形式的復雜幾何模型，可以利用ANSYS的約束方程和自由度耦合功能（Abaqus中的tie功能）來促成劃分出優(yōu)良的網(wǎng)格并降低計算規(guī)模。
比如，將相鄰的體在進行獨立的網(wǎng)格劃分（通常是采用映射或掃略方式）后再"粘結"起來，由于各個體之間在幾何上沒有聯(lián)系，因此不用費勁地考慮相互之間網(wǎng)格的影響，所以可以自由地采用多種手段劃分出良好的網(wǎng)格，而體之間的網(wǎng)格"粘結"是通過形函數(shù)差值來進行自由度耦合的，因此連接位置處的位移連續(xù)性可以得到絕對保證，如果非常關注連接處的應力，可以如下面所述再在該局部位置建立子區(qū)模型予以分析。
子模型等其它手段
子模型是一種先總體、后局部的分析技術（也稱為切割邊界條件方法），對于只關心局部區(qū)域準確結果的復雜幾何模型，可采用此手段，以盡量小的工作量來獲得想要的結果。
展開 ANSYS網(wǎng)格劃分詳細介紹
四、 混合網(wǎng)格劃分
混合網(wǎng)格劃分即在幾何模型上，根據(jù)各部位的特點，分別采用自由、映射、掃略等多種網(wǎng)格劃分方式，以形成綜合效果盡量好的有限元模型。混合網(wǎng)格劃分方式要在計算精度、計算時間、建模工作量等方面進行綜合考慮。通常，為了提高計算精度和減少計算時間，應首先考慮對適合于掃略和映射網(wǎng)格劃分的區(qū)域先劃分六面體網(wǎng)格，這種網(wǎng)格既可以是線性的（無中節(jié)點）、也可以是二次的（有中節(jié)點），如果無合適的區(qū)域，應盡量通過切分等多種布爾運算手段來創(chuàng)建合適的區(qū)域（尤其是對所關心的區(qū)域或部位）；其次，對實在無法再切分而必須用四面體自由網(wǎng)格劃分的區(qū)域，采用帶中節(jié)點的六面體單元進行自由分網(wǎng)（自動退化成適合于自由劃分形式的單元），此時，在該區(qū)域與已進行掃略或映射網(wǎng)格劃分的區(qū)域的交界面上，會自動形成金字塔過渡單元（無中節(jié)點的六面體單元沒有金字塔退化形式）。ANSYS中的這種金字塔過渡單元具有很大的靈活性：如果其鄰接的六面體單元無中節(jié)點，則在金字塔單元四邊形面的四條單元邊上，自動取消中間節(jié)點，以保證網(wǎng)格的協(xié)調(diào)性。同時，應采用前面描述的TCHG命令來將退化形式的四面體單元自動轉換成非退化的四面體單元，提高求解效率。如果對整個分析模型的計算精度要求不高、或對進行自由網(wǎng)格劃分區(qū)域的計算精度要求不高，則可在自由網(wǎng)格劃分區(qū)采用無中節(jié)點的六面體單元來分網(wǎng)（自動退化成無中節(jié)點的四面體單元），此時，雖然在六面體單元劃分區(qū)和四面體單元劃分區(qū)之間無金字塔過渡單元，但如果六面體單元區(qū)的單元也無中節(jié)點，則由于都是線性單元，亦可保證單元的協(xié)調(diào)性。
五、 利用自由度耦合和約束方程
對于某些形式的復雜幾何模型，可以利用ANSYS的約束方程和自由度耦合功能來促成劃分出優(yōu)良的網(wǎng)格并降低計算規(guī)模。
展開 復雜幾何模型網(wǎng)格劃分技術
4 混合網(wǎng)格劃分
混合網(wǎng)格劃分即在幾何模型上，根據(jù)各部位的特點，分別采用自由、映射、掃略等多種網(wǎng)格劃分方式，以形成綜合效果盡量好的有限元模型。混合網(wǎng)格劃分方式要在計算精度、計算時間、建模工作量等方面進行綜合考慮。通常，為了提高計算精度和減少計算時間，應首先考慮對適合于掃略和映射網(wǎng)格劃分的區(qū)域先劃分六面體網(wǎng)格，這種網(wǎng)格既可以是線性的（無中節(jié)點）、也可以是二次的（有中節(jié)點），如果無合適的區(qū)域，應盡量通過切分等多種布爾運算手段來創(chuàng)建合適的區(qū)域（尤其是對所關心的區(qū)域或部位）；其次，對實在無法再切分而必須用四面體自由網(wǎng)格劃分的區(qū)域，采用帶中節(jié)點的六面體單元進行自由分網(wǎng)（自動退化成適合于自由劃分形式的單元），此時，在該區(qū)域與已進行掃略或映射網(wǎng)格劃分的區(qū)域的交界面上，會自動形成金字塔過渡單元（無中節(jié)點的六面體單元沒有金字塔退化形式）。ANSYS中的這種金字塔過渡單元具有很大的靈活性：如果其鄰接的六面體單元無中節(jié)點，則在金字塔單元四邊形面的四條單元邊上，自動取消中間節(jié)點，以保證網(wǎng)格的協(xié)調(diào)性。同時，應采用前面描述的TCHG命令來將退化形式的四面體單元自動轉換成非退化的四面體單元，提高求解效率。如果對整個分析模型的計算精度要求不高、或對進行自由網(wǎng)格劃分區(qū)域的計算精度要求不高，則可在自由網(wǎng)格劃分區(qū)采用無中節(jié)點的六面體單元來分網(wǎng)（自動退化成無中節(jié)點的四面體單元），此時，雖然在六面體單元劃分區(qū)和四面體單元劃分區(qū)之間無金字塔過渡單元，但如果六面體單元區(qū)的單元也無中節(jié)點，則由于都是線性單元，亦可保證單元的協(xié)調(diào)性。
5 利用自由度耦合和約束方程
對于某些形式的復雜幾何模型，可以利用ANSYS的約束方程和自由度耦合功能來促成劃分出優(yōu)良的網(wǎng)格并降低計算規(guī)模。
展開 ANSYS Mechanical在多體運動學分析中Jiont工具的應用概述
(3) Cylindrical Joint（圓柱副）：放松UZ和ROTZ自由度，約束其他全部。
(4) Translational Joint（移動副）：放松UZ自由度，約束其他全部。
(5) Slot Joint（狹槽副）：約束UY、UZ自由度，放松其他全部
(6) Universal Joint（萬向節(jié)）：約束ROTX、ROTZ自由度，放松其他全部。
(7) Spherical Joint（球副）：約束X、Y、Z自由度，放松其他全部。
(8) Planar Joint（平面副）：約束UZ、ROTX、ROTY自由度，放松其他全部。
(9) General Joint（通用副）：自定義上述自由度。
圖2
B. 自由度限制說明
如圖3所示，以General Joint（通用副）的自由度限制為例進行說明：灰色的圖標X、Z、RX、RY表明自由度被限制，而有顏色的Y、RZ表明自由度沒有被約束。
圖3
C. 幾種運動副創(chuàng)建方法說明
(1) 右鍵導航樹【Connections】插入【Connection Group】。再次右鍵【Connection Group】插入Joint關節(jié)，并按照如圖4設置，該關節(jié)為固定關節(jié)。
展開 
