ansys提取单元刚度矩阵
基于ANSYS的机械结构强度与刚度分析
基于ANSYS的机械结构强度与刚度分析机械结构的强度与刚度是设计和生产过程中重要的考虑因素。
通过基于ANSYS的分析，工程师可以评估机械结构在受力情况下的性能表现，并进行优化设计。
本文将介绍基于ANSYS软件的机械结构强度与刚度分析的基本原理和步骤。
一、简介机械结构的强度与刚度分析是指对机械结构在受力情况下的破坏与变形程度进行评估的过程。
强度分析主要考虑结构在受力情况下是否会发生破坏，而刚度分析则关注结构在受力情况下的变形程度。
二、ANSYS软件简介ANSYS是一款基于有限元方法的工程仿真软件，广泛应用于机械结构、电子电器、航空航天等领域。
其强大的计算能力和丰富的分析功能使得基于ANSYS进行机械结构强度与刚度分析成为工程师们的首选。
三、分析步骤1. 几何建模在进行机械结构强度与刚度分析前，首先需要进行几何建模。
利用ANSYS提供的建模工具，可以将机械结构的几何形状进行精确描述，并生成相应的几何模型。
2. 网格划分在几何建模完成后，需要将几何模型进行网格划分。
ANSYS软件提供了多种不同类型的网格划分方法，如四边形网格、三角形网格、四面体网格等。
通过网格划分，可以将几何模型离散化为有限个单元。
3. 材料属性定义在进行强度与刚度分析之前，需要定义材料的属性。
包括材料的弹性模量、泊松比、密度等参数。
通过合理定义材料属性，可以更准确地评估机械结构在受力情况下的性能表现。
4. 约束条件与加载在进行分析前，需要定义机械结构的约束条件与加载。
约束条件包括固支条件、自由度限制等；加载包括静力加载、动力加载等。
通过合理定义约束条件和加载方式，可以模拟机械结构在实际工作情况下的应力和变形情况。
5. 分析与结果评估完成约束条件和加载的定义后，通过ANSYS进行分析计算。
ANSYS会计算机械结构在受力情况下的应力、应变、位移等结果。
根据结果评估，可以判断机械结构的强度与刚度是否满足设计要求。
四、实例分析为了更好地理解基于ANSYS的机械结构强度与刚度分析，我们以某水箱结构为例进行分析。
ansys单元-MATRIX27
MATRIX27－刚度、阻尼和质量矩阵单元MATRIX27单元描述MATRIX27 代表一种任意的单元，单元的几何特性无定义，但其弹性运动学响应可用刚度、阻尼或者质量系数来指定。
本矩阵单元连接2 个节点，每个节点有6 个自由度：沿节点坐标系x、y、z 方向的平动和绕节点坐标系x、y、z 方向的转动。
单元的详细特性可以参考理论手册中的MATRIX27 单元。
其他类似的，但是通用性较差的单元有弹簧－阻尼器（COMBIN14）和质量单元（MASS21）。
MATRIX27单元的输入数据单元的节点位置和坐标系如图27-1（MATRIX27 单元示意图）所示。
该单元由2 个节点和系数矩阵定义。
刚度、阻尼和质量矩阵中的常数可以作为单元的实常数输入。
刚度常数的单位是（力/长度）或（力×长度/弧度）；阻尼常数的单位是（力×时间/长度）或（力×长度×时间/弧度）；质量常数的单位是（力×时间2/长度）或（力×长度×时间2/弧度）。
图27-1 MATRIX27 单元示意图此单元生成的所有矩阵皆是12×12 维的。
自由度排列的顺序为：I 节点的X 方向平动自由度（UX）、Y 方向平动自由度（UY）、Z 方向平动自由度（UZ）、绕X 轴转动的自由度（ROTX）、绕Y 轴转动的自由度（ROTY）、绕Z 轴转动的自由度（ROTZ），然后是J 节点的如上6 个自由度。
如果有一个节点没有使用，则它在矩阵中对应的全部行和列默认为0。
矩阵常数须按照在“MATRIX27 输出数据”中的矩阵元素表来输入。
举一个简单的例子，假如要定义一个仅在节点坐标系的X 方向有刚度K 的弹簧，则应定义关键字KEYOPT(2)= 0 和KEYOPT(3) = 4，同时输入实常数C1 = C58 = K 和C7 = -K。
“MATRIX27 单元输入一览”给出了此单元输入的总结。
ansys单元内力提取 -回复
ansys单元内力提取-回复ANSYS单元内力提取ANSYS是一款强大的有限元分析软件，广泛应用于各个领域的工程设计和分析中。
在进行有限元分析时，了解结构单元的内力分布是非常重要的，可以帮助我们更好地理解结构的受力情况，并进行优化设计。
在本文中，我们将介绍如何在ANSYS中提取单元的内力信息。
首先，我们需要理解单元内力的概念。
在有限元分析中，结构被离散为许多小的单元，每个单元都是一个简化的模型，具有一些特定的性质。
单元内力是指该单元内部所有节点所受的力的总和。
在ANSYS中，我们可以通过特定命令和工具来提取这些信息。
下面，我们将一步一步地介绍如何在ANSYS中提取单元内力。
第一步是构建模型。
在ANSYS中，我们首先需要构建一个几何模型，定义结构的形状和尺寸。
可以使用ANSYS提供的几何建模工具或者导入已有的CAD模型。
确保模型的几何形状和结构属性都正确设定。
第二步是离散化。
在ANSYS中，我们需要将模型离散化为小的单元。
常用的单元包括梁单元、壳单元和实体单元等。
选择合适的单元类型取决于结构类型和分析目的。
在划分单元之前，我们还需要设置网格尺寸和单元密度等参数。
较小的网格尺寸和更高的单元密度可以提高分析的精确性，但也会增加计算时间。
第三步是加载和求解。
在ANSYS中，我们需要定义结构的边界条件和加载情况。
边界条件包括支撑条件和约束条件，加载情况包括施加在结构上的力、热量或电磁场等。
定义完所有的加载和边界条件后，我们可以开始进行求解。
ANSYS将根据所设定的参数和加载条件计算结构的应力、位移和变形等信息。
第四步是后处理。
在完成求解后，我们需要对结果进行后处理。
在ANSYS 中，我们可以通过后处理工具来提取和分析单元的内力信息。
首先，我们需要选择要显示的单元类型和属性信息。
然后，我们可以选择相应的命令来查看单元的应力、内力、变形等信息。
ANSYS会根据所选的单元类型和分析结果自动生成相应的图形或表格。
ANSYS结构分析教程篇
ANSYS结构分析基础篇一、总体介绍进行有限元分析的基本流程：1.分析前的思考1)采用哪种分析(静态，模态，动态...）2)模型是零件还是装配件(零件可以form a part形成装配件，有时为了划分六面体网格采用零件，但零件间需定义bond接触)3)单元类型选择(线单元，面单元还是实体单元)4)是否可以简化模型(如镜像对称，轴对称)2.预处理1)建立模型2)定义材料3)划分网格4)施加载荷及边界条件3.求解4.后处理1)查看结果(位移，应力，应变，支反力)2)根据标准规范评估结构的可靠性3)优化结构设计高阶篇：一、结构的离散化将结构或弹性体人为地划分成由有限个单元，并通过有限个节点相互连接的离散系统。
这一步要解决以下几个方面的问题:1、选择一个适当的参考系，既要考虑到工程设计习惯，又要照顾到建立模型的方便。
2、根据结构的特点，选择不同类型的单元。
对复合结构可能同时用到多种类型的单元，此时还需要考虑不同类型单元的连接处理等问题。
3、根据计算分析的精度、周期及费用等方面的要求，合理确定单元的尺寸和阶次。
4、根据工程需要，确定分析类型和计算工况。
要考虑参数区间及确定最危险工况等问题。
5、根据结构的实际支撑情况及受载状态，确定各工况的边界约束和有效计算载荷。
二、选择位移插值函数1、位移插值函数的要求在有限元法中通常选择多项式函数作为单元位移插值函数，并利用节点处的位移连续性条件，将位移插值函数整理成以下形函数矩阵与单元节点位移向量的乘积形式。
位移插值函数需要满足相容（协调）条件，采用多项式形式的位移插值函数，这一条件始终可以满足。
但近年来有人提出了一些新的位移插值函数，如：三角函数、样条函数及双曲函数等，此时需要检查是否满足相容条件。
2、位移插值函数的收敛性（完备性）要求：1）位移插值函数必须包含常应变状态。
2）位移插值函数必须包含刚体位移。
3、复杂单元形函数的构造对于高阶复杂单元，利用节点处的位移连续性条件求解形函数，实际上是不可行的。
ansys单元内力提取
ansys单元内力提取在ANSYS中，我们可以通过提取单元内力来了解结构在不同位置的应力分布情况，以及各个单元的内力大小。
这对于我们分析结构的性能和安全性非常重要。
下面将详细介绍如何在ANSYS中进行单元内力的提取。
首先，我们需要在ANSYS中建立一个结构模型。
可以通过绘制几何图形或导入CAD模型来创建结构。
然后，我们需要定义材料属性和加载条件。
对于每个单元，我们需要指定其类型和几何特性。
完成这些设置后，我们就可以进行求解了。
首先，我们需要进行静力分析求解，以计算结构的应力和位移场。
求解完成后，我们可以查看每个单元的应力和位移结果。
为了提取单元内力，我们需要首先选择我们感兴趣的单元。
在ANSYS中，可以使用"List"命令来显示模型中的单元列表。
通过查看该列表，我们可以确定要提取内力的单元编号。
接下来，我们需要使用"ESIZE"命令来设置单元的显示选项。
通过选择要显示的结果类型和结果设置，我们可以确定要提取的内力类型。
例如，我们可以选择节点力、应力、应变等。
通过设置"OUTPUT"命令，可以选择将内力输出到文件或直接在ANSYS图形界面中显示。
通过以上设置，我们就可以使用"EPLOT"命令来绘制单元内力的图形。
在图形窗口中，我们可以选择要显示的单元类型、内力类型和范围。
通过调整这些参数，我们可以在图形中清楚地看到单元内力的分布情况。
如果我们想要将内力数据导出到外部文件进行进一步分析，可以使用"PLIST"命令来查看内力数据，并将其保存到文件中。
在文件中，每一行代表一个单元，每一列代表一个内力分量。
通过将数据导入到Matlab或其他分析软件中，我们可以对内力进行更详细的分析和处理。
除了使用EPLOT命令和PLIST命令外，我们还可以使用RESULTP命令来提取单元内力。
该命令可以将内力直接保存为逗号分隔的文本文件。
《ANSYS 18.2有限元分析与应用实例 》案例目录
BEAM188
SOLID185 SOLID185 SOLID185 SOLID186 SURF154 SOLID186 TARGE170 CONTA174 PRETS179 BEAM188 SOLID186
SOLID186
页次
E16-1 E16-2* E16-3 E16-4 E16-5 E16-6 E16-7 E16-8* E16-9*
材料蠕变分析实例——受拉平板
PLANE182
接触分析实例——平行圆柱体承受法向载荷时的接触应力 分析
PLANE183 SOLID186 TARGE170
CONTA174
接触分析实例——组合厚壁圆筒
PLANE183 TARGE169
CONTA172
SHELL181
SOLID185 非线性分析实例——将钢板卷制成圆筒（柔体-柔体接触） MPC184
用云图显示线单元数据 面操作 通过存储祯创建动画 坐标系以及选择操作应 用实例
描
述
用 ANSYS 软件提取单元及结构刚度矩阵
用 SOLID185 单元分析悬臂梁的剪切闭锁
厚壁圆筒的体积闭锁分析
观察沙漏
平面桁架的受力分析
关键点和线的创建实例——正弦曲线
一些特殊线的创建。包括：过一个已知关键点作一个已知 圆弧的切线、作两条圆弧的公切线、作一组折线、按函数 关系作曲线——正弦曲线、圆锥阿基米德螺旋线、圆锥对 数螺旋线和创建椭圆线
SOLID186
60
斜齿圆柱齿轮的固有频率分析
SOLID185
有预应力模态分析实例—弦的横向振动
LINK180
循环对称结构模态分析实例——转子的固有频率分析
SHELL181
ANSYS中几种提取模态方法
ANSYS学说模态提取方法在ANSYS 中有以下几种提取模态的方法：– (1) Block Lanczos 法– (2) 子空间法– (3) PowerDynamics 法– (4) 减缩法– (5) 不对称法– (6) 阻尼法使用何种模态提取方法主要取决于模型大小（相对于计算机的计算能力而言）和具体的应用场合。
(1) Block Lanczos 法Block Lanczos 法可以在大多数场合中使用：- 是一种功能强大的方法，当提取中型到大型模型（50,000 ~ 100,000 个自由度）的大量振型时（40+），这种方法很有效；- 经常应用在具有实体单元或壳单元的模型中；- 在具有或没有初始截断点时同样有效。
（允许提取高于某个给定频率的振型）；- 可以很好地处理刚体振型；- 需要较高的内存。
(2) 子空间法子空间法比较适合于提取类似中型到大型模型的较少的振型（<40）- 需要相对较少的内存；- 实体单元和壳单元应当具有较好的单元形状，要对任何关于单元形状的警告信息予以注意；- 在具有刚体振型时可能会出现收敛问题；- 建议在具有约束方程时不要用此方法。
(3) PowerDynamics 法PowerDynamics 法适用于提取很大的模型（100.000个自由度以上）的较少振型（< 20）。
这种方法明显比Block Lanczos 法或子空间法快，但是：- 需要很大的内存；- 当单元形状不好或出现病态矩阵时，用这种方法可能不收敛；- 建议只将这种方法作为对大模型的一种备用方法。
注: PowerDynamics 方法- 子空间技术使用Power 求解器(PCG) 和一致质量矩阵；- 不执行Sturm 序列检查(对于遗漏模态); 它可能影响多个重复频率的模型；- 一个包含刚体模态的模型, 如果你使用PowerDynamics 方法，必须执行RIGID 命令(或者在分析设置对话框中指定RIGID 设置)。
ansys常见问题解答
ANSYS常见问题及应用技巧本篇开始讲述ANSYS在使用过程中常见的问题和在使用时一些常用的使用技巧，对与初学者来说，理解和弄清楚这些问题的根源和掌握这些使用技巧，能够更好的理解ANSYS这个软件本身。
1.ANSYS中的等效应力是什么物理含义？1）ANSYS中等效应力最大应力s1有什么区别，平常讨论应力分布，应该用等效应力还是最大应力s1呢？2）计算等效应力时是否需要输入等效泊松比呢？3）在实际的应用中，例如在讨论平板上的圆孔应力集中的应力分布问题时，应该用等效应力来描述应力集中的现象，还是采用主应力s1来反应集中的程度呢？还是采用一个单方向的sx来说明问题呢？答：1）这个等效应力应该就是弹塑性力学里的VonMises应力，他主要考察的是材料在各个方向上的应力差值，因为在实验室里获得材料强度都是单向载荷作用下的强度（当然现在也有三轴应力实验仪），所以有时候材料所受的单向载荷可能很大，但并没有造成破坏，这是就是看他的等效应力，具体计算公式是: σ等效=sqrt{0.5[(σ1-σ2)^2+(σ2-σ3)^2+(σ3-σ1)^2]}2）等效应力是三项主应力的组合如s，int即为max(si-sj),si,sj为三项主向应力。
i，j=1，2，3 i≠j即tresca型s,eqv为sqrt(0.5*∑(si-sj)**2)，i，j=1，2，3 i≠j即mises型3）个人认为应该采用等小应力来描述应力集中的现象，因为在实际中很难找到真正的单轴拉压的情况，一般结构的受力都没有这么简单，所以在分析的时候需要用等效应力来将各主应力进行转化，因此应该用等效应力来描述应力集中的现象。
4）等效泊松比就是泊松比，等效应力计算时不会用到泊松比，不过在计算mises 等效应变时会用到。
对于泊松比的取值原则应遵循以下两条：a:对于elastic & thermal strains 泊松比取为材料的泊松比；b:对于plastic creep hyperelastic strains 泊松比取为0.5。
Ansys中文帮助-单元详解-Beam4
Ansys中文帮助-单元详解-BEAM4Beam4是一种可用于承受拉、压、弯、扭的单轴受力单元。
这种单元在每个节点上有六个自由度：x、y、z三个方向的线位移和绕x,y,z三个轴的角位移。
可用于计算应力硬化及大变形的问题。
通过一个相容切线刚度矩阵的选项用来考虑大变形（有限旋转）的分析。
关于本单元更详细的介绍请参阅《ansys理论手册》,关于渐变的非对称弹性梁的问题应按beam44单元考虑，三维塑性梁应按beam24单元考虑。
Beam4单元的几何模型（如果省略节点K或Θ角为0度，则单元的Y轴平行于整体坐标系下的X －Y平面）单元的输入数据关于本单元的几何模型，节点座标及座标系统详见上图。
本单元的定义通常是以下这些输入参数确定的：二或三个节点变量，横截面积变量，两个轴惯性矩（IZZ和IYY）变量，两个厚度变量（TKZ，TKY），绕单元座标系下X轴的转角变量（θ），绕X轴（单元座标系下）扭转惯性矩（IXX）及材料属性。
如果IXX没有给定或输入值为0，那系统默认为其等于极惯性矩（IZZ＋IYY）。
IXX 一般应给定且其小于极惯性矩。
单元的扭转刚度随着IXX的减小而减小。
参数ADDMAS要输入的值是每单位长度的附加质量。
单元的X轴的方向是指从I节点到J节点。
如果只给了两个节点参数，那单元Y轴的方向自动确定为平行于系统坐标系下的X－Y平面。
有关示例见上图。
当单元坐标的X轴平行于整体坐标系下的Z轴（包括0.01%的偏差在内），单元Y轴的方向是平行于总体坐标系下的Y轴。
用户可以通过给定θ角或定义第三个节点的方法来控制单元的方向。
如果前面的两个参数同时给定时，则以给定第三点的控制为准。
第三点一经给出就意味着定义了一个由I，J，K三点定义的平面且该平面包含了单元坐标的X与Z轴。
当本单元用于大变形分析时，那么给定的第三节点（K）或旋转角（θ）仅用来确定单元的初始状态。
（有关方向节点及单元划分的详细信息参见《实体单元分网》及《ansys建模与分网指南》。
ansys单元详解
ansys单元详解LINK1单元描述：LINK1单元可用于不同的工程应用中，依具体的应用，该单元可模拟桁架、链杆及弹簧等。
该二维杆单元每个节点的自由度只考虑某,y两个方向的线位移，是一种可承受单轴拉压的单元。
因为只用于铰接结构，故本单元不能承受弯矩作用。
而LINK8单元是这种单元的三维情况。
LINK1输入总结：节点：I,J自由度：U某,UY实常数AREA–横截面面积ISTRN–初始应变材料属性E某,ALP某,DENS,DAMP面荷载：None体荷载：温度--T(I),T(J)热流量--FL(I),FL(J)特性：塑性蠕变膨胀应力硬化大变形单元生死KEYOPTSNoneLINK10—三维仅受拉或仅受压杆单元LINK10单元说明：LINK10单元独一无二的双线性刚度矩阵特性使其成为一个轴向仅受拉或仅受压杆单元。
使用只受拉选项时，如果单元受压，刚度就消失，以此来模拟缆索的松弛或链条的松弛。
这一特性对于将整个钢缆用一个单元来模拟的钢缆静力问题非常有用。
当需要松弛单元的性能，而不是关心松弛单元的运动时，它也可用于动力分析（带有惯性或阻尼效应）。
如果分析的目的时研究单元的运动（没有松弛单元），那么应该使用类似于LINK10的不能松弛的单元，比如：LINK8或PIPE59。
对于最终收敛结果为绷紧状态的结构，如果迭代过程中可能出现松弛状态，那么这种静力收敛问题也不能使用LINK10单元。
这时候应该采用其它单元或者采用“缓慢动力”技术。
输入数据单元名称：LINK10节点：I，J自由度：U某,UY,UZ（某,Y,Z方向的平动位移）实常数：AREA（横截面面积），ISTRN（初始应变值，如果为负值则为每单位长度间隙）如果ISTRN小于0并且KEYOPT(3)=0，则表面缆最初是松弛的。
如果ISTRN大于0并且KEYOPT(3)=1，表面裂口最初是打开的材料特性：E某（弹模）,ALP某（热膨胀系数）,DENS（密度）,DAMP （对于阻尼域的矩阵乘数K）面载荷：无体载荷：温度--T(I)，T(J)特殊特性：非线性、应力刚化、大变形、单元生死KEYOPT(2)0--表示松弛的缆没有刚度1--松弛的缆纵向运动时有分配了小刚度2--松弛的缆纵向运动并且在垂线方向也有运动（仅在应力刚化时适用）时分配了小刚度KEYOPT(3)0--仅受拉（缆）选项1--仅受压（裂口）选项Link11：单元性质：线性激励有效产品：ＭＰＭＥＳＥＴ＜＞＜＞＜＞＜＞ＰＰＥＤLink11单元说明Link11单元用于模拟液压缸和其他大型回转装置。
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ansys提取单元刚度矩阵
在使用ANSYS进行有限元分析时，我们通常需要提取单元的刚度矩阵。
刚度矩阵是描述单元刚度的一个重要参数，它可以用来计算单元的应力、应变和位移等参数。
提取单元刚度矩阵的方法如下：
1. 首先，在ANSYS中建立模型并进行网格划分。
确定需要提取刚度矩阵的单元，例如在ANSYS中选择PLANE42单元。
2. 在ANSYS命令窗口中输入“/POST1”命令，进入后处理模式。
3. 输入“ET,LIST”命令，显示所有单元类型的列表。
根据需要选择需要提取刚度矩阵的单元类型。
4. 输入“SET,LIST”命令，选择需要提取刚度矩阵的单元集合。
5. 输入“MAT,LIST”命令，选择需要提取刚度矩阵的材料属性。
6. 输入“SGLSTIF,ALL”命令，提取所有单元的刚度矩阵。
也可以使用“SGLSTIF,LIST”命令，提取指定单元的刚度矩阵。
7. 输入“PRRSOL,U”命令，显示单元的未知位移。
8. 输入“PRRSOL,F”命令，显示单元的未知力。
通过以上步骤，我们就可以成功提取单元的刚度矩阵，并使用它来计算单元的应力、应变和位移等重要参数。
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