ansys 自由度
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-03-08
ansys 自由度的實例教程
問題： 圖示系統(tǒng)質(zhì)量塊質(zhì)量為m=30kg，彈簧剛度為k=30kN/m并且彈簧質(zhì)量可以忽略，質(zhì)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(yīng)，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(zhuǎn)動慣量的質(zhì)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(yīng)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(jié)果質(zhì)量點的位移響應(yīng)曲線
展開 基于ANSYS apdl參數(shù)化建模
三維模型
線框模型
自重及預(yù)應(yīng)變下的y方向變形云圖
編輯
跳轉(zhuǎn)
10 月 24 日 · 線下零距離 · 與 Ansys Fellow 朱永誼博士面對面
當(dāng)產(chǎn)品復(fù)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?qū)R法向，前處理更省力，結(jié)果更精準(zhǔn)。
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(jié)果一致，全程無需手動干預(yù)。
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(yīng)對棱邊、角點等極端接觸，復(fù)雜裝配收斂更穩(wěn)健。
4
自適應(yīng)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(guān)鍵詞：混合多點約束方法、接觸檢測、高性能計算、自適應(yīng)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(xué)與有限元研發(fā)經(jīng)驗。
展開 在 ANSYS 計算過程中結(jié)果文件大于 8GB 時計算自動中斷，如何解決這個問題？ ...............................35
52. 關(guān)于梁、殼單元應(yīng)力結(jié)果輸出的說明 ...........................................................................................................35
53. LS-DYNA 求解有時為什么有負(fù)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(biāo)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 其原理是在原結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的質(zhì)量矩陣及剛度矩陣并求出其頻率及振動模態(tài)，進(jìn)而將其結(jié)果擴(kuò)展至全部結(jié)構(gòu)。在解題過程中該方法速度較快，但其答案較不準(zhǔn)確。
主自由度的選擇依照所探討的模態(tài)、結(jié)構(gòu)負(fù)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(jié)構(gòu)最可能振動的方向。
c. 主自由度節(jié)點位于較大質(zhì)量或轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)中，僅探討前幾個振動頻率，所得到結(jié)果較準(zhǔn)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(yīng)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(zhì)量矩陣或剛度矩陣為非對稱時，例如轉(zhuǎn)子系統(tǒng)。其特征值(eigenvalue)為復(fù)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(fù)值表示穩(wěn)定。
4阻尼法(damped)：
該方法用于結(jié)構(gòu)系統(tǒng)具有阻尼現(xiàn)象時，其特征值為復(fù)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(fù)值表示穩(wěn)定。
5分塊蘭索斯法(block lanczos)：
該方法用于大型結(jié)構(gòu)對稱的質(zhì)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(jié)構(gòu)（自由度大于100,000）且僅需最小幾個模態(tài)。該方法質(zhì)量矩陣采用集中質(zhì)量法。
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跳轉(zhuǎn)
10 月 24 日 · 線下零距離 · 與 Ansys Fellow 朱永誼博士面對面
當(dāng)產(chǎn)品復(fù)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
注意：ANSYS與機(jī)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(zhuǎn)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(xué)不需要設(shè)置真正的網(wǎng)格。
4.加載Joint驅(qū)動
注意：在剛體動力學(xué)中，對于分析設(shè)置，可以采用默認(rèn)狀態(tài)，默認(rèn)的步長可以適應(yīng)很多分析。
(案例模型中的分
析系統(tǒng)E對應(yīng)應(yīng)用2)
應(yīng)用3：控制自由度
在畫網(wǎng)格過程中，Ansys通過單元類型來定義模型自由度(DOF)。
二維面幾何(位于X-Y平面): X和Y方向平動位移。
三維立體幾何：X,Y和Z方向平動位移。
三維曲面和線幾何：X,Y和Z平面的平動和轉(zhuǎn)動位移。
但是你如何對沒有旋轉(zhuǎn)自由度的模型定義旋轉(zhuǎn)邊界條件呢？
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(guān)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。
ANSYS Mechanical運動副基本類型
ANSYS Mechanical運動副自由度的約束與釋放是以參考坐標(biāo)系為基礎(chǔ)建立的。各運動副關(guān)系示意如圖2所示。
從上而下從左至右依次為：
(1) Fixed Joint（固定副）：約束全部自由度。
對于自動約束選項 (默認(rèn)值)，ANSYS 檢查每個目標(biāo)面的邊界條件，如果遇到如下的所有條件，則 ANSYS 將目標(biāo)節(jié)點各自的自由度作為固定的：
¨ 對于目標(biāo)面節(jié)點沒有明確的邊界條件或作用力；
¨ 目標(biāo)面節(jié)點沒有連接到其他單元；
¨ 沒有約束方程或節(jié)點偶合來約束目標(biāo)面節(jié)點。
在每個載荷步結(jié)束時，ANSYS 釋放內(nèi)部設(shè)置的約束條件。
5 利用自由度耦合和約束方程
對于某些形式的復(fù)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。
五、 利用自由度耦合和約束方程
對于某些形式的復(fù)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。
問題： 圖示系統(tǒng)質(zhì)量塊質(zhì)量為m=30kg，彈簧剛度為k=30kN/m并且彈簧質(zhì)量可以忽略，質(zhì)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(yīng)，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(zhuǎn)動慣量的質(zhì)量點
