ansys模態提取的案例
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 Workbench 利用APDL后處理命令，提取模態結果，結合VBA語言自動編制報告 ￥10
問題：
工程中因為模態分析可以反應出結構產品的很多問題，因此對模態計算的需求很多。并且資料或經驗等對模態計算有一定的要求，例如模態頻率大于激勵頻率的1.5倍、模態有效質量大于75%等。
本例在常規模態計算的基礎上，通過插入后處理APDL命令，實現對X、Y、Z三個方向的模態有效質量和模態階次頻率的提取，并統計導出為結果文件夾下的“modalResultRecord.txt”文檔。進一步的實現對仿真word報告的自動化編寫。
效果展示：
對圖示結構進行模態分析，提取模態結果，利用word自身的VBA開發工具，實現模態統計表的自動創建。
常規模態計算：
模態信息提取自動編制報告：
操作演示：
1.：在常規模態計算的solution下插入Commands 命令，在命令行中寫入附錄1中的命令。
（該命令可以提取模態實現對X、Y、Z三個方向的模態有效質量和模態階次頻率的提取，并導出為結果文件夾下的“modalResultRecord.txt”文檔）
2：在仿真文件夾內找到該txt文檔，放置在合適位置；記下目錄；
3：在word開發工具中，利用VBA語言編寫如下附錄2命令。
4：修改txt文件的目錄，保持與步驟2一致。（將附錄中VBA程序復制到word開發工具內，點擊運行即可在，word文檔中創建模態統計表）
（將類似功能匯總即可完成仿真報告的自動化創建，本文僅涉及一部分）
附錄1：Ansys Workbench 模態仿真后處理中插入的APDL命令
!提取模態仿真的X、Y、Z方向有效模態質量，APDL命令：
! 模型單位制:mm kg N s
finish
/post1 !進入后處理
*dim,direction,CHAR,3,1 !
展開 如何用Excel一鍵提取模態結果？
有時候想查看某個模型的模態結果，又不想打開ODB，其實計算完的dat文件里就保存了各階模態數值，但是在動輒幾千上萬行的dat里翻到模態那一行也費點功夫。
這里閑著無聊，搞了個Excel版的提取模態結果，東西很簡潔，希望對大家有用處 :)
小工具在我發的文檔歷史可以找到，或者直接點擊下面圖片。
3D輪胎自由模態的提取 ￥5
本次文章主要講述了3D輪胎自由模態的提取，因為所要提取的是自由模態，所以此次要編寫的inp文件與step2rev.inp相比無需考慮剛性路面的建立、輪荷加載的設置等因素，只需定義輪輞的屬性、3D輪胎充氣仿真以及基于LANCZOS求解法的3D輪胎自由模態提取即可。模態頻率的關鍵字為*FREQUENCY，提取范圍為0.1——300Hz。
本次操作基于前文所述的Hypermesh 輸出二維輪胎模型2D.inp，將二維輪胎模型進行旋轉可得3D輪胎模型，關鍵字為*SYMMETRIC MODEL GENERATION.
二維輪胎有限元模型如下所示：
有關3D輪胎旋轉的相關內容在3D輪胎的生成文章中已進行講述，這里不再過多贅述，3D輪胎生成inp文件編寫如下：
生成的3D輪胎模型如下所示：
展開 
模態參數提取技術之一
在這種形式下，一個圓的方程可以用最小二乘方法來提取感興趣的參數，即極點和留數。頻率由奈奎斯特圖中顯示的兩個數據點之間存在最遠的距離確定。系統的阻尼可由半功率帶寬法確定。留數aij可以近似于圓的直徑。圓擬合是由于圓方程的簡單性而開發出來的最早的數學提取技術之一。圓擬合的擴展能考慮到相鄰模態的重疊，以及復雜的模態特征。雖然圓擬合很簡單，但這種方法在模態測試中并不常用，因為通常情況下，模態的密集性使得這個圓擬合方法不適用于大多數系統。
圖5-12 示意性顯示SDOF系統在奈奎斯特圖（右）中的圓表示
5.3.3 SDOF多項式
圓擬合技術的擴展之一是單自由度多項式頻域方法。這個方法使用下式來估計參數
利用這個技術，提取出的參數是極點和留數。SDOF系統的這種近似示意性地顯示如圖5-13所示。
圖5-13 示意性顯示SDOF系統的曲線擬合
5.3.4帶外模態的殘余效應
模型中應包含的其他相鄰模態的殘余效應，因為低階模態有質量影響，高階模態有剛度影響：
在圖5-14中，帶殘余效應的曲線擬合效果最好。描述頻響函數的完整方程顯示在圖的上部分，還有整個頻率范圍內每階模態的貢獻。然而，當估計參數時，只使用感興趣的帶寬來估計參數。在這個例子中，紅色的第2階模態是感興趣的模態，但是還有帶外的第1階模態（藍色）和第3階模態（綠色）的影響。由單自由度理論可以看出，低于共振頻率的部分響應被認為是一種剛度效應，而高于共振頻率的部分則被認為是質量效應。因此，在圖中下部分顯示的感興趣頻帶內第2階模態占主導，第1階模態（藍色）在這個帶寬內主要是質量影響，而第3階模態在這個帶寬內主要是剛度影響。
展開 3D輪胎載荷下模態的提取 ￥5
本次課程將講述3D輪胎載荷下模態的提取，其過程依舊是使用UE編寫inp文件，然后基于step2rev.inp文件的計算結果上進行重啟動分析，提取模態，求解運算。
下圖為step2rev.inp運算后得到的3D輪胎載荷模型：
模態提取以*FREQUENCY為關鍵詞，求解方法采用LANCZOS法，提取的模態范圍為0.1——300HZ。邊界條件為路面全約束即可。在UE中編寫inp文件：
ANSYS Beam188提取彎矩為例介紹ANSYS定義單元表提取數據 (解決彎矩圖鋸齒狀） ￥20
在ANSYS中有些數據無法直接訪問，需要通過定義單元表完成單元的結果的訪問。下面就以Beam188單元提取彎矩為例介紹ANSYS定義單元表提取數據的詳細過程。
1. 首先需要知道在哪里定義單元表：Main Menu>General Postproc>Element Table>Define Table>add
2. 定義你想要的數據，這里以Beam188的彎矩為例
2.1 啟動ANSYS幫助菜單, 在索引框輸入Beam188然后搜索, 在單元輸出介紹找到彎矩的名稱（代號）。
2.2 回到ANSYS界面，比如要輸出Mz, 則需要在添加SMISC,3 和SMISC,16 ,如圖
3. 輸出數據：Main Menu>General Postproc>Element Table> List E T, 選擇前面定義的SMISC,3 和SMISC,16 輸出單元I和J節點的Mz數值，如圖
4. 顯示彎矩云圖：Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Line Elem Res, 這里要注意要在LabI 選SMISC,3 LabJ 選SMSCI,16。
輸出彎矩到這就結束了，小編突然發現，輸出的彎矩值在每個單元的I和J處是一樣的（Beam188為2節點單元），彎矩圖也就成了鋸齒形，于是去問了度娘一波，各路盆友給出解決方法，然而并沒有起作用的，于是乎我又想起來了“幫助文檔大法”，于是認認真真將Beam188的幫助文檔閱讀了一遍，功夫不負有心人，最終。。。
展開 APDL Showcase1的理論基礎(3)——模態提取方法簡介
因為它通過這么一個神奇的變換，又把問題劃歸成求解一個非對稱的模態問題了。
這個東西，(14-208)式就和文檔前面非對稱求解器要求的東西一樣了呀。
想起了那個數學家救火的笑話——把一個未知問題轉化成了一個已經解決的問題。
所以其實在這里，阻尼求解器和非對稱求解器效果差不多，求出來的結果也是一樣的。根據我的嘗試，Workbench環境下求解APDL Showcase1的剎車盤模態，使用UNSYM求解器提取復模態頻率總是不太好使，而Damped求解器就很好用。有了這兒的理論基礎，我們就可以更放心大膽的直接用Damped阻尼求解器了。
至于那個QR Damped 減縮阻尼求解器，和完全阻尼求解器的區別就在于，它是在模態子空間中執行的求解計算，而且還會首先去除阻尼陣和剛度陣的不對稱部分，先求一下對稱系統的解答。當系統矩陣不對稱并且存在結構阻尼的時候，求出來的復特征值不是共軛對，這種時候就不建議使用QR阻尼法。
行了，大部分教科書里講模態求解案例，一般也就跟著默認選項求個前6階。了不起能提取30階模態。這篇文章讀完，你會發現那些求解器的區別大部分都在100階模態以上，和超大規模有限元模型上。殺雞焉用牛刀啊，對于我這種Workbench的小學生來說，其實區別不大~
無阻尼線性問題，就還是用默認的Block Lanczos求解器就好。有摩擦等非對稱項的話，也不用糾結用那個UNSYM了，直接上Damped阻尼求解器就完事了。反正它倆背后原理是差不多一樣的。
展開 ANSYS的get命令常用操作（信息提取和結果結果提取）
ANSYS的get命令常用操作（信息提取和結果結果提取）
在ANSYS分析過程中，*get命令作為一個提取信息的常用命令，作用非常大，不管是在前處理、求解還是后處理過程中，都能夠有發揮的空間，尤其是后處理過程，對結果的批量輸出來說不可缺少。
*get能夠提取的信息相當多，其命令語句如下：
*GET, Par, Entity, ENTNUM, Item1, IT1NUM, Item2, IT2NUM
Par：定義的變量名稱，用于存儲提取的數據；
Entity：關鍵字，是信息提取的對象，包括NODE, ELEM, KP, LINE, AREA, VOLU, PDS等；
ENTNUM：當前對象的數字標識，比如節點的節點號，單元的單元號等；
Item1：提取的信息，可用的非常多，后面展開；
IT1NUM：和Item1配合使用。
由于*get的功用實在太多，不就一一列舉，單就常用的枚舉。
展開 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 一個包括建模\分網\外程序調用優化\動力分析\模態提取的大型斜拉橋梁分析實例
動力分析之模態分析
!
ANSYS workbench中質心的提取方法 ￥88
在ansys中，我們經常需要提取模型的質心，查看其質心的位置，以及動力學中查看質心的移動軌跡，并非某一參考點的移動軌跡。在ansys軟件中很容易查看模型，或者某一組件的質心如圖所示。只需要在幾何模型中選中模型，然后再property中查看坐標即可。但是這種為靜態結果，也就是初始狀態的結果
如果要查看模型在受力作用下發生了變形，那么對應的質心顯然會發生移動。但是在這種情況下怎么查看質心呢。一個近似的方法可以如下方式：
在后處理中插入自定義的結果loc-defy，可以得到模型變形后的坐標，然后查看average的結果，就是質心的結果，該方法根據變形量的平均效果來得到質心的，如下所示
但是真正的質心提取方法并非上面的方式，需要準確獲得，需要采用下面的命令
upcoord,1更新模型單元位置
展開 ANSYS Workbench中如何提取截面內力 ￥3.9
在土木及水利設計中，截面內力是結構設計過程中極為重要的參數，也是結構穩定性的重要依據。本文重點介紹如何在Workbench平臺自定義截面并獲得相應截面的內力，并將其結果輸出。方法簡單，操作易上手！最終結果顯示如下：
具體步驟為：1、自定義創建截面，這里建議采用局部坐標系的方法建立截面位置；
ANSYS beam梁模態分析，包括考慮預應力和大變形下的預應力模態分析 ￥5
考慮不同情況下的模態分析
以一個簡單的beam梁為例子
1.一邊固定下的模態分析
前三階模態
SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE
1 6.9815 1 1 1
2 43.627 1 2 2
3 121.59 1 3 3
2.
ANSYS模型剛度、質量矩陣快速提取小軟件—km_from_Ansys ￥88
通過求取模態特征值來驗證提取矩陣的有效性：
>>load('KM.mat')
>> [v,d]=eigs(kk,mm,10,'sm');
>> d=sqrt(d);
>> d=d/2/pi;
>> d=sum(d);
>> d=d';
上圖為Ansys中模態分析的結果，下圖為提取矩陣的分析結果，結果一致，表明提取矩陣有效。
6. 說明
提取工具適用于任意單元，任意結構形式，但僅限于彈性模型。
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