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ansys提取刚度矩阵案例(命令流及矩阵文件)

ansys提取刚度矩阵案例(命令流及矩阵文件)
ansys提取刚度矩阵案例(命令流及矩阵文件)

ansys提取刚度矩阵的三种方法

注:本案例借鉴了王新敏老师编著的《ansys工程结构数值分析》部分内容

结构刚度矩阵K

(1)单元刚阵的提取-----详见page356

/PREP7

ET,1,BEAM3

MP,EX,1,2E5

R,1,1E-2,32E-5,0.5

N,1

N,2,0,4

N,3,4,4

N,4,4,0

EN,1,2,3

EN,2,1,2

EN,3,4,3

F,2,FX,5

SFBEAM,1,1,PRES,10,,,,2,-1

SFBEAM,2,1,PRES,3

D,1,ALL

D,4,ALL

/SOLU

/OUTPUT,ELEMSTIFF,TXT

/DEBUG,-1,,,1

SOLVE

/OUTPUT

FINISH

用任一文本编辑器打开ELEMSTIFF.TXT文件可得到单元刚度矩阵

ELEMSTIFF.TXT

(2)用HBMAT提取原始刚度矩阵和节点载荷

FINISH

/CLEAR

/FILNAME,HBFILE

/PREP7

ET,1,BEAM3

MP,EX,1,2E5

R,1,1E-2,32E-5,0.5

N,1

N,2,0,4

N,3,4,4

N,4,4,0

EN,1,2,3

EN,2,1,2

EN,3,4,3

F,2,FX,5

SFBEAM,1,1,PRES,10,,,,2,-1

SFBEAM,2,1,PRES,3

/SOLU

WRFULL,1

SOLVE

FINISH

/AUX2

FILE,HBFILE,FULL

HBMAT,HBFILE,TXT,ASCII,STIFF,YES

FINISH

用文本编辑器打开HBFILE.TXT可看到用Harwell-Boeing格式记录的文件(仅含非零项的上三角阵,刚度矩阵为对称矩阵)。矩阵有12行12列,33个非零元素

HBFILE.TXT

(3)用HBMAT提取结构刚度矩阵

与(2)相同,但施加约束条件即可。所生成的HBMAT.TXT的前5行为

/PREP7

ET,1,BEAM3

MP,EX,1,2E5

R,1,1E-2,32E-5,0.5

N,1

N,2,0,4

N,3,4,4

N,4,4,0

EN,1,2,3

EN,2,1,2

EN,3,4,3

F,2,FX,5

SFBEAM,1,1,PRES,10,,,,2,-1

SFBEAM,2,1,PRES,3

D,1,ALL

D,4,ALL

/SOLU

WRFULL,1

SOLVE

FINISH

/AUX2

FILE,文件名缺省,FULL

HBMAT,文件名缺省,TXT,ASCII,STIFF,YES

FINISH

其意义同上,但数值有变化。结构刚度矩阵为6行6列,有15个非零元素,6个节点载荷,

file.TXT

(5)用超单元提取原始刚度矩阵。

/PREP7

ET,1,BEAM3

MP,EX,1,2E5

R,1,1E-2,32E-5,0.5

N,1

N,2,0,4

N,3,4,4

N,4,4,0

EN,1,2,3

EN,2,1,2

EN,3,4,3

F,2,FX,5

SFBEAM,1,1,PRES,10,,,,2,-1

SFBEAM,2,1,PRES,3

/SOLU

ANTYPE,7

SEOPT,SUBMAT,1

M,ALL,ALL

SOLVE

SELIST,SUBMAT,3

该原始刚度矩阵为12行12列,文件按行ROW1~ROW12显示

SELIST(原始刚度).txt

(6)用超单元提取结构刚度矩阵,与(5)相同但要施加约束条件/PREP7

ET,1,BEAM3

MP,EX,1,2E5

R,1,1E-2,32E-5,0.5

N,1

N,2,0,4

N,3,4,4

N,4,4,0

EN,1,2,3

EN,2,1,2

EN,3,4,3

F,2,FX,5

SFBEAM,1,1,PRES,10,,,,2,-1

SFBEAM,2,1,PRES,3

D,1,ALL

D,4,ALL

/SOLU

ANTYPE,7

SEOPT,SUBMAT,1

M,ALL,ALL

SOLVE

SELIST,SUBMAT,3

该原始刚度矩阵为6行6列,文件按行ROW1~ROW6显示,包含节点载荷

SELIST(结构刚度).txt

实体提取刚度矩阵的命令流

命令流.txt

结构力学思考题答案

1、结构的动力特性一般指什么? 答:结构的动力特性是指:频率(周期)、振型和阻尼。动力特性是结构固有的,这是因为它们是由体系的基本参数(质量、刚度)所确定的、表征结构动力响应特性的量。动力特性不同,在振动中的响应特点亦不同。 2、什么是阻尼、阻尼力,产生阻尼的原因一般有哪些?什么是等效粘滞阻尼? 答:振动过程的能量耗散称为阻尼。 产生阻尼的原因主要有:材料的内摩擦、构件间接触面的摩擦、介质的阻力等等。当然,也包括结构中安装的各种阻尼器、耗能器。 阻尼力是根据所假设的阻尼理论作用于质量上用于代替能量耗散的一种假想力。粘滞阻尼理论假定阻尼力与质量的速度成比例。 粘滞阻尼理论的优点是便于求解,但其缺点是与往往实际不符,为扬长避短,按能量等效原则将实际的阻尼耗能换算成粘滞阻尼理论的相关参数,这种阻尼假设称为等效粘滞阻尼。 3、采用集中质量法、广义位移法(坐标法)和有限元法都可使无限自由度体系简化为有限自由度体系,它们采用的手法有何不同? 答:集中质量法:将结构的分布质量按一定规则集中到结构的某个或某些位置上,认为其他地方没有质量。质量集中后,结构杆件仍具有可变形性质,称为“无重杆”。 广义坐标法:在数学中常采用级数展开法求解微分方程,在结构动力分析中,也可采用相同的方法求解,这就是广义坐标法的理论依据。所假设的形状曲线数目代表在这个理想化形式中所考虑的自由度个数。考虑了质点间均匀分布质量的影响(形状函数),一般来说,对于一个给定自由度数目的动力分析,用理想化的形状函数法比用集中质量法更为精确。 有限元法:有限元法可以看成是广义坐标法的一种特殊的应用。一般的广义坐标中,广义坐标是形函数的幅值,有时没有明确的物理意义,并且在广义坐标中,形状函数是针对整个结构定义的。而有限元法则采用具有明确物理意义的参数作为广义坐标,且形函数是定义在分片区域的。在有限元分析中,形函数被称为插值函数。 综上所述,有限元法综合了集中质量法和广义坐标法的特点: (l) 与广义坐标法相似,有限元法采用了形函数的概念。但不同于广义坐标法在整体结构上插值(即定义形函数),而是采用了分片的插值,因此形函数的表达式(形状)可以相对简单。 (2) 与集中质量法相比,有限元法中的广义坐标也采用了真实的物理量,具有直接、直观的优点,这与集中质量法相同。 4、直接动力平衡法中常用的有哪些具体方法?它们所建立的方程各代表什么条件? 答:常用方法有两种:刚度法和柔度法。刚度法方程代表的是体系在满足变形协调条件下所应满足的动平衡条件;而柔度法方程则代表体系在满足动平衡条件下所应满足的变形协调条件。 5、刚度法与柔度法所建立的体系运动方程间有何联系?各在什么情况下使用方便? 答:刚度法与柔度法建立的运动方程在所反映的各量值之间的关系上是完全一致的。由于刚度矩阵与柔度矩阵互逆,刚度法建立的运动方程可转化为柔度法建立的方程。一般来,对于单自由度体系,求[δ]和求[k]的难易程度是相同的,因为它们互为倒数,都可以用同一方法求得,不同的是一个已知力求位移,一个已知位移求力。对于多自由度体系,若是静定结构,一般情况下求柔度系数容易些,但对于超静定结构就要根据具体情况而定。若仅从建立运动方程来看,当刚度系数容易求时用刚度法,柔度系数容易求时用柔度法。 6、计重力与不计重力所得到的运动方程是一样的吗? 答:如果计与不计重力时都相对于无位移的位置来建立运动方程,则两者是不一样的。但如果计重力时相对静力平衡位置来建立运动方程,不计重力仍相对于无位移位置来建立,

ansys质量矩阵刚度矩阵提取

ansys质量矩阵刚度矩阵提取 看了这么久了都没人回,查了一些质料终于找到答案了,,下面提供三种方法:方便与其他程序进行接口编程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 is as follow: ------------------- /aux2 fileaux2,file,emat form,long dump,all ------------------- 2. 可以使用/DEBUG命令来得到。详细步骤参见下面的宏文件 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,, ! 将输出信息送到cp.out文件 /debug,-1,,,1 ! 指定输出单元矩阵 /SOLU SOLVE finish /OUTPUT, TERM ! 将输出信息送到output windows中 ! 这时用编辑器打开cp.out文件,可以看到按单元写出的质量、刚度等矩阵 3. 其原理很简单,即使用ansys的超单元即可解决问题。定义超单元,然后列出超单元的刚度矩阵即可。 面是一个小例题,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 mp,dens,1,2e3 r,1,5000,2e7,200 lesize,all,,,10 lmesh,all

常用单元的刚度矩阵

r u r r u r =-+= πππεθ22)(2 由于各点在圆周方向上无位移,因而剪应变θr v 和r v θ均为 零。将应变写成向量的形式,则{}?? ?? ? ?????? ?????? ???????+??????=??????????????=r w z u z w r u r u rz z r γεεεεθ 根据上式,可推导出几何方程{}[]{})(e B ?ε= 其中几何矩阵[]????????? ?????????? ??= ij ji ki ik jk kj ji ik kj k j i ij kj jk z r z r z r r r r r z r N r z r N r z r N z z z B 000 0),(0),(0),(00021 3.弹性方程和弹性矩阵[D] 依照广义虎克定律,同样可以写出在轴对称中应力和应变之间的弹性方程,其形式为 [])(1 θσσσε+-= z r r u E [])(1 z r u E σσσεθθ+-= [])(1 θσσσε+-=r z z u E rz rz E r τμ)1(2+= 所以弹性方程为{}[]{}εσD = 式中应力矩阵{}{}T rz z r τσσσσθ=

弹性矩阵[]? ? ??????? ???? ?-----+=221000010101)21)(1(μμμμμμμμμμ μμE D 4.单元刚度矩阵[])(e k 与平面问题相同,仍用虚功原理来建立单元刚度矩阵,其积分式为 [][][][]dV B D B k V T e ?=)( 在柱面坐标系中,drdz dV π2= 将drdz dV π2=代入[][][][]dV B D B k V T e ?=)(,则[][][][]rdrdz B D B k T e ??=π2)( 即为轴对称问题求单元刚度矩阵的积分式。 与弹性力学平面问题的三角形单元不同,在轴对称问题中,几何矩阵[B]有的元素(如r z r N i ),(等)是坐标r 、z 的函 数,不是常量。因此,乘积[][][]B D B T 不能简单地从式 [][][][]rdrdz B D B k T e ??=π2)(的积分号中提出。如果对该乘积逐项求 积分,将是一个繁重的工作。一般采用近似的方法:用三角形形心的坐标值代替几何矩阵[B]的r 和z 的值。用[]B 表示在形心),(z r 处计算出的矩阵[B]。其中 3 ) (,3 ) (k j i k j i z z z z r r r r ++= ++= 只要单元尺寸不太大,经过这样处理引起的误差也不大。被积函数又成为常数,可以提出到积分号外面:

ANSYS命令流实例

/PREP7 !进入前处理 ANTYPE,STATIC !设置分析类型为静力结构分析 PSTRES,ON !用于后面的模态分析中考虑预应力(该开关不影响静力分析) ET,1,LINK10 !选取单元类型1(单向杆单元) KEYOPT,1,3,0 !设置仅承受拉应力,KEYOPT(3)=0 R,1,306796E-8,543248E-8 !设置实常数,包括绳索截面积(306796E-8),初始应变(543248E-8) MP,EX,1,30E6 !定义材料的弹性模量(1号材料) MP,DENS,1,73E-5 !定义材料的密度(1号材料) N,1 ! 定义第1号节点 N,14,100 ! 定义第14号节点 FILL ! 均分填满第2号至第13号节点 E,1,2 !由节点1及节点2生成单元 EGEN,13,1,1 !依序复制生成13个单元 D,ALL,ALL ! 对所有节点施加固定约束 FINISH ! 前处理结束 /SOLU ! 进入求解模块,求解预应力引起的应力状态 SOLVE ! 求解 FINISH ! 退出求解模块 /POST1 ! 进入一般的后处理 ETABLE,STRS,LS,1 !针对LINK10单元,建立单元列表STRS,通过LS及特征号1来获得单元的轴向应力 *GET,STRSS,ELEM,13,ETAB,STRS !针对单元列表STRS, 提取13号单元的应力 FINISH ! 后处理结束 /POST26 ! 进入时间历程后处理,处理支反力 RFORCE,2,1,F,X !将1号节点上的x方向支反力提取,并存储到2号变量中 STORE ! 存储 *GET,FORCE,V ARI,2,EXTREM,VMAX !将2号变量的最大值赋给参数FORCE /SOLU ! 再次进入求解模块,模态分析 ANTYPE,MODAL ! 模态分析 MODOPT,SUBSP,3 ! 选择子空间迭代法,求3阶模态 MXPAND,3 ! 设定3阶模态扩展 PSTRES,ON ! 用于在模态分析中考虑预应力(还需在前面的静力分析中也同时打开) DDELE,2,UX,13 ! 删除从2号节点到13号节点上的UX约束 DDELE,2,UY,13 !删除从2号节点到13号节点上的UY约束 SOLVE !求解 *GET,FREQ1,MODE,1,FREQ ! 提取第1阶模态共振频率,并赋值给参数FREQ1 *GET,FREQ2,MODE,2,FREQ ! 提取第2阶模态共振频率,并赋值给参数FREQ2 *GET,FREQ3,MODE,3,FREQ ! 提取第3阶模态共振频率,并赋值给参数FREQ3 *STATUS !列出所有参数的实际内容

Ansys常见命令流

Ansys命令流 第一天 目标:熟悉ANSYS基本关键字的含义 k --> Keypoints 关键点 l --> Lines 线 a --> Area 面 v --> Volumes 体 e --> Elements 单元 n --> Nodes 节点 cm --> component 组元 et --> element type 单元类型 mp --> material property 材料属性 r --> real constant 实常数 d --> DOF constraint 约束 f --> Force Load 集中力 sf --> Surface load on nodes 表面载荷 bf --> Body Force on Nodes 体载荷 ic --> Initial Conditions 初始条件 第二天 目标:了解命令流的整体结构,掌握每个模块的标识 !文件说明段 /BATCH /TITILE,test analysis !定义工作标题 /FILENAME,test !定义工作文件名 /PREP7 !进入前处理模块标识 !定义单元,材料属性,实常数段 ET,1,SHELL63 !指定单元类型 ET,2,SOLID45 !指定体单元 MP,EX,1,2E8 !指定弹性模量 MP,PRXY,1,0.3 !输入泊松比 MP,DENS,1,7.8E3 !输入材料密度 R,1,0.001 !指定壳单元实常数-厚度...... !建立模型 K,1,0,0,, !定义关键点 K,2,50,0,,

K,3,50,10,, K,4,10,10,, K,5,10,50,, K,6,0,50,, A,1,2,3,4,5,6, !由关键点生成面 ...... !划分网格 ESIZE,1,0, AMESH,1 ...... FINISH !前处理结束标识 /SOLU !进入求解模块标识 !施加约束和载荷 DL,5,,ALL SFL,3,PRES,1000 SFL,2,PRES,1000 ...... SOLVE !求解标识 FINISH !求解模块结束标识 /POST1 !进入通用后处理器标识 ...... /POST26 !进入时间历程后处理器 …… /EXIT,SAVE !退出并存盘 以下是日志文件中常出现的一些命令的标识说明,希望能给大家在整理LOG文件时有所帮助 /ANGLE !指定绕轴旋转视图 /DIST !说明对视图进行缩放 /DEVICE !设置图例的显示,如:风格,字体等 /REPLOT !重新显示当前图例 /RESET !恢复缺省的图形设置 /VIEW !设置观察方向 /ZOOM !对图形显示窗口的某一区域进行缩放

提取刚度矩阵

============为什么折腾这个文档======== 我有一个计算线性动力学方程组的瞬态、谐响应和静力学的python程序,现希望开发一个将ANSYS组集好的总体矩阵导入该PYTHON程序中的接口。 该问题可分解为: [STEP1] [ANSYS]->[包含矩阵信息的文件] [STEP2] [包含矩阵信息的文件]->[python通用数据对象] [STEP3] [python通用数据对象]->[程序特定数据对象]->[进行计算] 因此检索了一些帖子,基本上完成了这项工作,本文是对[STEP1]和[STEP2]的整理,并且利用[STEP3]对结果进行了验证 ============主要内容================== 1,了解从ANSYS中提取总体矩阵和载荷向量的方法; 2,了解提取出来的矩阵是怎样表示的; 3,说明在Python中,如何读取这样的矩阵; 4,构造一个简单的算例,说明整个【建模】-【提取】-【读取】过程及其正确性; =========站内检索综述==================== 检索词:提取矩阵 得到21个结果,代表性的帖子有下面这9个: 编号[1] 标题:ansys中怎样提取质量,刚度,阻尼矩阵? 地址:https://www.wendangku.net/doc/bc6812020.html,/forum-vi ... fromuid-159019.html 要点:pengweicai给出了一段网上最常见的提取代码,该程序以fortran 写成,可以利用.full文件以及一些列约定将ANSYS中的总体矩阵读入FORTRAN中。 编号[2] 标题:如何得知HBMAT命令提取的质量、刚度矩阵对应的自由度? 地址:https://www.wendangku.net/doc/bc6812020.html,/forum-vi ... fromuid-159019.html 要点:提出了使用HBMAT命令提取稀疏矩阵时常见的问题:我们如何知道提取出来的信息是怎么储存的呢? 编号[3] 标题:[分享]ANSYS中整体、单元刚度和质量矩阵的提取 地址:https://www.wendangku.net/doc/bc6812020.html,/forum-vi ... fromuid-159019.html 要点:在该帖子的7楼,其实已经给出了帖子[2]中问题的解答,即HBMAT 中提取出来的矩阵是Harwell-Boeing格式的,并且给出了该格式的细节,可惜是英文的,没引起多少关注。 编号[4] 标题:帮我看看提取的刚度与质量矩阵 地址:https://www.wendangku.net/doc/bc6812020.html,/forum-vi ... fromuid-159019.html 要点:这个帖子所示的矩阵并非是使用HBMAT命令提出出来的,而应该是SELIST命令列举出来的未压缩的矩阵,后续楼层的回帖给了大家一个提示,即有可能提取出来的矩阵是引入了边界条件的(即删除了被约束的行和列的)。 编号[5] 标题:提取刚度矩阵的问题 地址:https://www.wendangku.net/doc/bc6812020.html,/forum-vi ... fromuid-159019.html 要点:本帖作者的工作是基于单元刚度矩阵的,因此ANSYS中提取的单元刚度矩阵是否处于总体坐标系就成为问题。该问题并非本文内容,但仍值得关注。 编号[6] 标题:提取刚度矩阵丢失节点的问题 地址:https://www.wendangku.net/doc/bc6812020.html,/forum-vi ... fromuid-159019.html 要点:帖子[5]作者的又一帖,在这里帖子[5]的问题得到了欧阳中华老师的回答。 编号[7] 标题:提取刚度矩阵的ANSYS操作过程 地址:https://www.wendangku.net/doc/bc6812020.html,/forum-vi ... fromuid-159019.html 要点:实际上这就是使用HBMAT从ANSYS中提取总体矩阵的全过程!只是还有一些细节待确定。 编号[8] 标题:提取整体刚度矩阵、质量矩阵及阻尼矩阵的简单方法 地址:https://www.wendangku.net/doc/bc6812020.html,/forum-vi ... fromuid-159019.html 要点:给出了利用“不减缩的”子结构方法来得到总体矩阵的方法(这也是网络上常见的代码之一) 编号[9] 标题:质量矩阵、刚度矩阵如何提取? 地址:https://www.wendangku.net/doc/bc6812020.html,/forum-vi ... fromuid-159019.html 要点:16443在5楼的回帖中给出了提取刚度矩阵的三种方法 =======站外检索略述======================== 百度检索:提取矩阵 比较好的帖子有: 编号[10] 来源:百度文库 标题:怎样从ansys中提取单元刚度矩阵与质量矩阵 地址:https://www.wendangku.net/doc/bc6812020.html,/view/3cf5e567f5335a8102d220d9.html 要点:这应该就是16443在帖子[9]中回复的内容了,全面的总结了在帖子[3,4,5,9]中涉及的问题。 编号[11] 来源:中华钢结构标题:ansys刚度矩阵Harwell-Boeing格式的具体含义讨论 地址:https://www.wendangku.net/doc/bc6812020.html,/forum/viewthread.php?tid=184007 要点:如题,后续楼层给出了一些将矩阵读入ANSYS的APDL(好不容易读出来,又读进去干嘛呢……) 编号[12] 来源:simwe 标题:关于ANSYS(质量、刚度、阻尼)矩阵Harwell-boeing格式数据的说明 地址:https://www.wendangku.net/doc/bc6812020.html,/archiver/tid-924778.html 要点:比[11]更透彻的HB格式说明! ============================================================= =======1.从ANSYS中提取总体矩阵的方法================================= ============================================================= 1,用/DEBUG命令 2,子结构法

结构力学概念题

概念题 1.1 结构动力计算与静力计算的主要区别是什么? 答:主要区别表现在: (1)在动力分析中要计入惯性力,静力分析中无惯性力; (2)在动力分析中,结构的内力、位移等是时间的函数,静力分析中则是不随时间变化的量; (3)动力分析方法常与荷载类型有关,而静力分析方法一般与荷载类型无关。 1.2 什么是动力自由度,确定体系动力自由度的目的是什么? 答:确定体系在振动过程中任一时刻体系全部质量位置或变形形态所需要的独立参数的个数,称为体系的动力自由度(质点处的基本位移未知量)。 确定动力自由度的目的是:(1) 根据自由度的数目确定所需建立的方程个数(运动方程数=自由度数),自由度不同所用的分析方法也不同;(2) 因为结构的动力响应(动力内力和动位移)与结构的动力特性有密切关系,而动力特性又与质量的可能位置有关。 1.3 结构动力自由度与体系几何分析中的自由度有何区别? 答:二者的区别是:几何组成分析中的自由度是确定刚体系位置所需独立参数的数目,分析的目的是要确定体系能否发生刚体运动。结构动力分析自由度是确定结构上各质量位置所需的独立参数数目,分析的目的是要确定结构振动形状。 1.4 结构的动力特性一般指什么? 答:结构的动力特性是指:频率(周期)、振型和阻尼。动力特性是结构固有的,这是因为它们是由体系的基本参数(质量、刚度)所确定的、表征结构动力响应特性的量。动力特性不同,在振动中的响应特点亦不同。 1.5 什么是阻尼、阻尼力,产生阻尼的原因一般有哪些?什么是等效粘滞阻尼?答:振动过程的能量耗散称为阻尼。 产生阻尼的原因主要有:材料的内摩擦、构件间接触面的摩擦、介质的阻力等等。当然,也包括结构中安装的各种阻尼器、耗能器。阻尼力是根据所假设的阻尼理论作用于质量上用于代替能量耗散的一种假想力。粘滞阻尼理论假定阻尼力与质量的速度成比例。粘滞阻尼理论的优点是便于求解,但其缺点是与往往实际不符,为扬长避短,按能量等效原则将实际的阻尼耗能换算成粘滞阻尼理论的相关参数,这种阻尼假设称为等效粘滞阻尼。 1.6 采用集中质量法、广义位移法(坐标法)和有限元法都可使无限自由度体系简化为有限自由度体系,它们采用的手法有何不同? 答:集中质量法:将结构的分布质量按一定规则集中到结构的某个或某些位置上,认为其他地方没有质量。质量集中后,结构杆件仍具有可变形性质,称为“无重杆”。 广义坐标法:在数学中常采用级数展开法求解微分方程,在结构动力分析中,也可采用相同的方法求解,这就是广义坐标法的理论依据。所假设的形状曲线数目代表在这个理想化形式中所考虑的自由度个数。考虑了质点间均匀分布质量的影

ansys旋转经典命令流

1 旋转摩擦 (1) 2. 电磁三d命令流实例(论坛看到) (11) 3. 帮助感应加热例子induction heating of a solid cylinder billet (15) 4. 感应加热温度场的数值模拟(论文)inducheat30命令流 (19) 5. 如何施加恒定的角速度?Simwe仿真论坛 (24) 6. 旋转一个已经生成好的物体 (27) 7. 产生这样的磁力线 (28) 8. 旋转摩擦生热简单例子(二维旋转) (32) 8.1. 原版 (32) 8.2. 部分gui操作 (35) 9. VM229 Input Listing (39) 10 轴承---耦合+接触分析 (47) 11. 板的冲压仿真 (52) 1 旋转摩擦 FINISH /FILNAME,Exercise24 !定义隐式热分析文件名 /PREP7 !进入前处理器 ET,1,SOLID5 !选择单元类型 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,DENS,1,,7800 !定义材料1的密度 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,C,1,,460 !定义材料1的比热 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,KXX,1,,66.6 !定义材料1的热传导系数 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 UIMP,1,REFT,,,30 !定义材料1的热膨胀系数的参考温度 MPDATA,ALPX,1,,1.06e-5 !定义材料1的热膨胀系数MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,,206e9 !定义材料1的弹性模量 MPDATA,PRXY,1,,0.3 !定义材料1的泊松比 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,DENS,2,,8900 !定义材料2的密度 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0

第4章 多自由度系统的振动题解

62 习 题 4-1 在题3-10中,设m 1=m 2=m ,l 1=l 2=l ,k 1=k 2=0,求系统的固有频率和主振型。 解:由题3-10的结果 2 2121111)(l g m l g m m k k + ++ =,2 221l g m k - =, 2 212l g m k - =,2 2222l g m k k + = 代入m m m ==21,021==k k ,l l l ==21 可求出刚度矩阵K 和质量矩阵M ?? ? ? ??=m m M 0 0;?? ?? ? ???? ?- - =l mg l mg l mg l mg K 3 由频 02 =-M p K ,得 032 2 =????? ?? ?? ?-- --=mp l mg l mg l mg mp l mg B 0242 2 22 2 4 2=+ - ∴l g m p l g m p m l g p ) 22(1-= ∴ ,l g p ) 22(2+= 为求系统主振型,先求出adjB 的第一列 ???? ? ? ? ?? ?-=l mg mp l mg adjB 2 分别将频率值21p p 和代入,得系统的主振型矩阵为 ? ? ????-=112) 1(A ??????+=112) 2(A 题4-1图

63 4-2 题4-2图所示的均匀刚性杆质量为m 1,求系统的频率方程。 解:设杆的转角θ和物块位移x 为广义坐标。利用刚度影响系数法求刚度矩阵k 。 设0,1==x θ,画出受力图,并施加物体力偶与力 2111,k k ,由平衡条件得到, 2 22 111a k b k k +=, a k k 221-= 设1,0==x θ,画出受力图,并施加物体力偶与力2212,k k ,由平衡条件得到, 12k a k 2-=, a k k 222= 得作用力方程为 ?? ? ???=???????????? --++????????????? ?000031222222122 1x a k a k a k a k b k x m a m θθ 由频率方程02=-M K p ,得 031 2 22222 212 22 1=---- +p m a k a k a k p a m a k b k 4-3 题4-3图所示的系统中,两根长度为l 的均匀刚性杆的质量为m 1及m 2,求系统的刚度矩阵和柔度矩阵,并求出当m 1=m 2=m 和k 1=k 2=k 时系统的固有频率。 解:如图取21,θθ为广义坐标,分别画受力图。由动量矩定理得到, l l k l l k I 434343432 1 1 1 11θθθ+-= 2 2434343432 2 2 1 1 1 22l l k l l k l l k I θθθθ--= 整理得到, 016 916 922 1 12 1 11=-+θθθl k l k I 题4-3图 题4-2图

ansys实例命令流-弹塑性分析命令流

/FILNAME,Elastic-Plasitc,1 /TITLE, Elastic-Plasitc Analysis !前处理。 /PREP7 !**定义梁单元189。 ET,1,BEAM189 !定义单元。 !**梁截面1。 SECTYPE, 1, BEAM, HREC, , 0 !定义梁截面。SECOFFSET, CENT SECDATA,50,100,6,6,6,6,0,0,0,0 !定义梁截面完成。 !**定义材料。 MPTEMP,,,,,,,, !定义弹塑性材料模型。MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,,2.05e5 MPDATA,PRXY,1,,0.3 TB,BISO,1,1,2, TBTEMP,0 TBDATA,,150,18600,,,, !定义弹塑性材料模型。!**建立几何模型。 K,1, , , , K,2 ,900, K,3 ,,50 LSTR, 1, 2 !**网格划分。 FLST,5,1,4,ORDE,1 !定义网格密度。FITEM,5,1 CM,_Y,LINE LSEL, , , ,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1, , ,50, , , , ,1 !定义网格密度完成。CM,_Y,LINE !网格划分。 LSEL, , , , 1 CM,_Y1,LINE CMSEL,S,_Y CMSEL,S,_Y1 LATT,1, ,1, , 3, ,1 CMSEL,S,_Y CMDELE,_Y CMDELE,_Y1 LMESH, 1 !网格划分完成。 !施加载荷及求解。 FINISH /SOL

!**施加约束。 FLST,2,1,3,ORDE,1 !施加约束。FITEM,2,1 /GO DK,P51X, , , ,0,UX,UY,UZ,ROTX, , , FLST,2,1,3,ORDE,1 FITEM,2,2 /GO DK,P51X, , , ,0,UY,UZ,ROTX, , , , !施加约束完成。 !**加载。 FLST,2,50,2,ORDE,2 FITEM,2,1 FITEM,2,-50 SFBEAM,P51X,1,PRES,100, , , , , , LSWRITE,1, !定义载荷步1完成。FLST,2,50,2,ORDE,2 !定义载荷步2。FITEM,2,1 FITEM,2,-50 SFEDELE,P51X,1,PRES LSWRITE,2, !定义载荷步2完成。!设定求解步并求解。 LSSOLVE,1,2,1,

提取单元刚度矩阵

单元刚度矩阵的提取 刚度矩阵在有限元求解过程中扮演者非常重要的角色,以最小位能原理求解过程为例最终越是转换为含有结构刚度矩阵的能量泛函的取值问题。有限元过程中涉及到三类刚度:单元刚度矩阵,组合结构刚度矩阵和最终求解刚度矩阵。 其中单元刚度矩阵:仅与单元的自身自由度有关,同一编号的单元矩阵的维数是固定。组合结构刚度:矩阵根据求解的初始变量个数决定刚度矩阵的维数,属于单元组装后的初始刚度,维数和整个单元初始变量个数相等。最终求解刚度矩阵:代入边界条件简化后的刚度。以《Finite Element Analysis-Theory and Application With ANSYS》中的梁单元例子为例,解释刚度提取过程: 此模型的单元刚度矩阵:(学则beam3梁单元后,该单元包含两节点,每个节点具有三个自由度,因此对应单元刚度矩阵为6*6的方阵)

组合结构刚度矩阵:(该结构含有三个节点,每个节点具有三个原始自由度,因此组合结构刚度矩阵具有9*9阶的形式) 最终求解刚度矩阵:(由于边界条件的存在,该结构中,1,3点的自由度不存在,求解参数中有六个参数已知,因此对最终求解刚度矩阵为三阶方阵) 通过最终的刚度矩阵组成的方程,求解出2节点的位移解,再以这些原始解得出应力,应变,支反力的其他的解。 ansys实现过程: 提取思路如下:通过/debug提取单元刚度矩阵,通过filname.full文件提取后两者的矩阵 ansys实现过程如下: finish /clear /filname,k,1 /prep7 N,1 N,2,120 N,3,120,-108 et,1,beam3 mp,ex,1,3.0e7 mp,prxy,1,0.3 R,1,7.65,204,10 E,1,2 E,2,3 /debug,-1,,,1,,,,,

结构动力学复习 新

结构动力学与稳定复习 1.1 结构动力计算与静力计算的主要区别是什么? 答:主要区别表现在:(1) 在动力分析中要计入惯性力,静力分析中无惯性力; (2) 在动力分析中,结构的内力、位移等是时间的函数,静力分析中则是不随时间变化的量;(3) 动力分析方法常与荷载类型有关,而静力分析方法一般与荷载类型无关。 1.2 什么是动力自由度,确定体系动力自由度的目的是什么? 答:确定体系在振动过程中任一时刻体系全部质量位置或变形形态所需要的独立参数的个数,称为体系的动力自由度(质点处的基本位移未知量)。 确定动力自由度的目的是:(1) 根据自由度的数目确定所需建立的方程个数(运动方程数=自由度数),自由度不同所用的分析方法也不同;(2) 因为结构的动力响应(动力内力和动位移)与结构的动力特性有密切关系,而动力特性又与质量的可能位置有关。 1.3 结构动力自由度与体系几何分析中的自由度有何区别? 答:二者的区别是:几何组成分析中的自由度是确定刚体系位置所需独立参数的数目,分析的目的是要确定体系能否发生刚体运动。结构动力分析自由度是确定结构上各质量位置所需的独立参数数目,分析的目的是要确定结构振动形状。1.4 结构的动力特性一般指什么? 答:结构的动力特性是指:频率(周期)、振型和阻尼。动力特性是结构固有的,这是因为它们是由体系的基本参数(质量、刚度)所确定的、表征结构动力响应特性的量。动力特性不同,在振动中的响应特点亦不同。 1.5 什么是阻尼、阻尼力,产生阻尼的原因一般有哪些?什么是等效粘滞阻尼? 答:振动过程的能量耗散称为阻尼。 产生阻尼的原因主要有:材料的内摩擦、构件间接触面的摩擦、介质的阻力等等。当然,也包括结构中安装的各种阻尼器、耗能器。 阻尼力是根据所假设的阻尼理论作用于质量上用于代替能量耗散的一种假

ansys命令流最全详细介绍二

三 生成关键点和线部分 1.生成关键点 K,关键点编号,X坐标,Y坐标,Z坐标 例:K,1,0,0,0 2.在激活坐标系生成直线 LSTR,关键点P1,关键点P2 例LSTR,1,2 3.在两个关键点之间连线 L,关键点P1,关键点P2 例L,1,2 注:此命令会随当前的激活坐标系不同而生成直线或弧线 4.由三个关键点生成弧线 LARC,关键点P1,关键点P2,关键点PC,半径RAD 例LARC,1,3,2,0.05 注:关键点PC是用来控制弧线的凹向 5.通过圆心半径生成圆弧

CIRCLE,关键点圆心,半径RAD,,,,圆弧段数NSEG 例:CIRCLE,1,0.05,,,,4 6.通过关键点生成样条线 BSPLIN,关键点P1,关键点P2,关键点P3,关键点P4,关键点P5,关键点P6 例:BSPLIN,1,2,3,4,5,6 7.生成倒角线 LFILLT,线NL1,线NL2,倒角半径RAD 例LFILLT,1,2,0.005 8.通过关键点生成面 A,关键点P1,关键点P2,关键点P3,关键点P4,关键点P5,关键点P6,P7,P8... 例:A,1,2,3,4 9.通过线生成面 AL,线L1,线L2,线L3,线L4,线L5,线L6,线L7,线L8,线L9,线L10 例:AL,5,6,7,8 10.通过线的滑移生成面

ASKIN,线NL1,线NL2,线NL3,线NL4,线NL5,线NL6,线NL7,线NL8,线NL9 例:ASKIN,1,4,5,6,7,8 注:线1为滑移的导向线 四 目标:掌握常用的实体-面的生成 生成矩形面 1.通过矩形角上定位点生成面 BLC4,定位点X方向坐标XCORNER,定位点Y方向坐标YCORNER,矩形宽度WIDTH,矩形高度HEIGHT,矩形深度DEPTH 例:BLC4,0,0,5,3,0 2.通过矩形中心定位点生成面 BLC5,定位点X方向坐标XCENTER,定位点Y方向坐标YCENTER,矩形宽度WIDTH,矩形高度HEIGHT,矩形深度DEPTH 注:与上条命令的不同就在于矩形的定位点不一样 例:BLC5,2.5,1.5,5,3,0 3.通过在工作平面定义矩形X.Y坐标生成面 RECTNG,矩形左边界X坐标X1,矩形右边界X坐标X2,矩形下边界Y

基于matlab的有限元法分析平面应力应变问题刘刚

姓名:刘刚学号:15 平面应力应变分析有限元法 Abstruct:本文通过对平面应力/应变问题的简要理论阐述,使读者对要分析的问题有大致的印象,然后结合两个实例,通过MATLAB软件的计算,将有限元分析平面应力/应变问题的过程形象的展示给读者,让人一目了然,快速了解有限元解决这类问题的方法和步骤! 一.基本理论 有限元法的基本思路和基本原则以结构力学中的位移法为基础,把复杂的结构或连续体看成有限个单元的组合,各单元彼此在节点出连接而组成整体。把连续体分成有限个单元和节点,称为离散化。先对单元进行特性分析,然后根据节点处的平衡和协调条件建立方程,综合后做整体分析。这样一分一合,先离散再综合的过程,就是把复杂结构或连续体的计算问题转化简单单元分析与综合问题。因此,一般的有限揭发包括三个主要步骤:离散化单元分析整体分析。 二.用到的函数 1. LinearTriangleElementStiffness(E,NU,t,xi,yi,xj,yj,xm,ym,p) (K k I f) (k u) (k u A) (E NU t) 三.实例 例1.考虑如图所示的受均布载荷作用的薄平板结构。将平板离散化成两个线性三角元,假定E=200GPa,v=,t=0.025m,w=3000kN/m. 1.离散化 2.写出单元刚度矩阵

通过matlab 的LinearTriangleElementStiffness 函数,得到两个单元刚度矩阵1k 和2k ,每个矩阵都是6 6的。 >> E=210e6 E = >> k1=LinearTriangleElementStiffness(E,NU,t,0,0,,,0,,1) k1 = +006 * Columns 1 through 5 0 0 0 0 0 0 0 0 Column 6 >> NU= NU = >> t= t = >> k2=LinearTriangleElementStiffness(E,NU,t,0,0,,0,,,1)

工程力学 第17章 复合材料的力学行为 习题及解析

工程力学(静力学与材料力学)习题解答 第17章 复合材料的力学行为 17-1 图示结构中,两种材料的弹性模量分别为E a 和E b ,且已知E a >E b ,二杆的横截面面积均为bh ,长度为l ,两轮之间的间距为a ,试求: 1.二杆横截面上的正应力; 2.杆的总伸长量及复合弹性模量; 3.各轮所受的力。 知识点:静不定问题,复合弹性模量 难度:很难 解答: 解:1.P Nb Na F F F =+ (1) b a l l ?=? (2) bh E l F l a Na a =? (3) bh E l F l b b Nb = ? (4) 将(3)、(4)代入(2),得b Nb a Na E F E F = (5) (1)、(5)联立解得 P b a a Na F E E E F +=,P b a b Nb F E E E F += bh F E E E bh F P b a a Na a +==σ,bh F E E E bh F P b a b Nb b +==σ 2.由(3)式 bh E E l F bh E l F l )(b a P a Na a +== ? 设复合弹性模量E c ) 2(c P bh E l F l =?,由于a l l ?=?,比较两式得 2 b a c E E E += 3.由于F Na >F Nb ,所以,轮C 、轮G 脱离接触面,所以受力为零。 0)(=∑F k M ,02 2R Nb Na =--a F h F h F H ∴ b a b a P R 2E E E E a h F F H +-=,b a b a P R R 2E E E E a h F F F H D +-== 17-2 玻璃纤维/环氧树脂单层复合材料由2.5kg 纤维与5kg 树脂组成。已知玻璃纤维的弹性模量E f = 85GPa ,密度f ρ= 2500kg/m 3 ,环氧树脂的弹性模量E m = 5GPa ,密度m ρ= 1200kg/m 3。试求垂直于纤维方向和平行于纤维方向的弹性模量E y 和E x 。 知识点:单向铺层纤维增强复合材料,复合弹性模量 难度:一般 解答: 解:纤维和基体的总体积:00517.01200 5 25005.2=+= V m 3 纤维体积与复合材料总体积之比:1934.000517 .025005 .2f ==V 11.685 )1934.01(51934.085 5)1(f f m f f m =?-+??=-+= E V E V E E E y GPa G D R F D Na F Nb F C H R F H P F a K (a) 习题17-1图

ANSYS-结构稳态(静力)分析之经典实例-命令流格式

ANSYS 结构稳态(静力)分析之经典实例-命令流格式.txt两人之间的感情就像织毛衣,建立 的时候一针一线,小心而漫长,拆除的时候只要轻轻一拉。。。。/FILNAME,Allen-wrench,1 ! Jobname to use for all subsequent files /TITLE,Static analysis of an Allen wrench /UNITS,SI ! Reminder that the SI system of units is used /SHOW ! Specify graphics driver for interactive run; for batch ! run plots are written to pm02.grph ! Define parameters for future use EXX=2.07E11 ! Young's modulus (2.07E11 Pa = 30E6 psi) W_HEX=.01 ! Width of hex across flats (.01m=.39in) *AFUN,DEG ! Units for angular parametric functions定义弧度单位 W_FLAT=W_HEX*TAN(30) ! Width of flat L_SHANK=.075 ! Length of shank (short end) (.075m=3.0in) L_HANDLE=.2 ! Length of handle (long end) (.2m=7.9 in) BENDRAD=.01 ! Bend radius of Allen wrench (.01m=.39 in) L_ELEM=.0075 ! Element length (.0075 m = .30 in) NO_D_HEX=2 ! Number of divisions on hex flat TOL=25E-6 ! Tolerance for selecting nodes (25e-6 m = .001 in) /PREP7 ET,1,SOLID45 ! 3维实体结构单元;Eight-node brick element ET,2,PLANE42 ! 2维平面结构;Four-node quadrilateral (for area mesh) MP,EX,1,EXX ! Young's modulus for material 1;杨氏模量 MP,PRXY,1,0.3 ! Poisson's ratio for material 1;泊松比 RPOLY,6,W_FLAT ! Hexagonal area创建规则的多边形 K,7 ! Keypoint at (0,0,0) K,8,,,-L_SHANK ! Keypoint at shank-handle intersection K,9,,L_HANDLE,-L_SHANK ! Keypoint at end of handle L,4,1 ! Line through middle of hex shape L,7,8 ! Line along middle of shank L,8,9 ! Line along handle LFILLT,8,9,BENDRAD ! Line along bend radius between shank and handle! 产生 一个倒角圆,并生成三个点 /VIEW,,1,1,1 ! Isometric view in window 1 /ANGLE,,90,XM ! Rotates model 90 degrees about X! 不用累积的旋转 /TRIAD,ltop /PNUM,LINE,1 ! Line numbers turned on LPLOT

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