ANSYS单元和整体刚度矩阵的提取

子虚乌有

ANSYS单元和整体刚度矩阵的提取

一、单元刚度矩阵的提取
/DEBUG命令
详细说明：
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

子虚乌有

二、整体刚度矩阵的提取（有三种方法：用户程序法、超单元法、HBMAT命令法）
1、用户程序法：需要二次开发
2、超单元法
/solu   
antype,7 !substructuring分析类型   
seopt,matname,1 !设置文件名称和刚度矩阵类型(刚度，质量，阻尼等)   
nsel,all !选择所有节点   
m,all,all !定义所有节点自由度为主自由度   
solve !求解   
selist,matname,3 !列出整体刚度矩阵  
3、HBMAT命令法提取整体矩阵
命令：HBMAT,fname,ext,--,form,matrx,rhs
其中：
        Fname---输出矩阵的路径和文件名，缺省为当前工作路径和当前工作文件名。
        ext---输出矩阵文件的扩展名，缺省为.matrix。
        form---定义输出矩阵文件的格式，其值可取：
        =ASCII：ASCII码格式；
        =BIN：二进制格式。
        matrix---定义输出矩阵的类型，其值可取：
        =STIFF：输出刚度矩阵。可用于写入了.FULL文件的任何类型的分析。
        =MASS：输出质量矩阵。可用于特征值屈曲、子结构分析、模态分析。
        =DAMP：输出阻尼矩阵。仅用于有阻尼的模态分析。
        rhs---右边项输出控制（右边项指用矩阵所表示方程的等号右端矢量，这里可为节点荷载向量），如rhs=YES则输出，如rhs=NO则不输出。
        模态分析时，因仅LANB和QR法可生成完整的质量矩阵，因此也仅采用这两种方法时才可使用HBMAT命令得到质量矩阵文件。
⑵ Harwell-Boeing文件格式
        用HBMAT命令可输出结构刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵，其文件记录格式为大型稀疏矩阵的标准交换格式，采用索引存储方法仅记录矩阵的非零元素。文件基本格式是前面有4或5行描述数据，其后为单列矩阵元素值，说明如下：
        第1行：格式（A72），为文件头的字符型解释，如刚度矩阵或质量矩阵等标题。
        第2行：格式（5I14），分别表示该文件的总行数（不包括文件头）、矩阵列指针的总行数、矩阵行索引的总行数、矩阵元素数值的总行数、右边项总行数。
        第3行：格式（A3,11X,4I14），分别为矩阵类型、矩阵行数、矩阵列数、矩阵行索引数（对组装后的矩阵，该值等于矩阵行索引数）、单元元素数（对组装后的矩阵此值为0）。
        第4行：格式（2A16,2A20），分别表示列指针格式、行索引格式、系数矩阵数值格式、右边项数值格式。
        第5行：格式（A3,11X,2I14），A3各列分别表示右边项格式、应用高斯起始矢量、应用eXact求解矢量；两个整数分别表示右边项列数、行索引数。三个字符中的第1个字符可取：F---全部存贮（如节点荷载向量的全部元素）、M---与系数矩阵相同方法。
        第6行后：矩阵元素值（单列）。
        矩阵类型用3个字符表示，第1个字符可取：R---实数矩阵、C---复数矩阵、P---仅矩阵结构（无元素数值）；第2个字符可取：S---对称矩阵、U---不对称矩阵、H---Hermitian矩阵、Z---病态对称矩阵；R---带状矩阵；第3个字符可取：A---组装的矩阵、E---单元矩阵（未组装）。对称矩阵只存储下三角元素，如结构刚度矩阵为对称矩阵，Harwell-Boeing格式则仅记录下三角元素。
        根据Harwell-Boeing文件格式，可读取矩阵的任意行列元素的数值，也可编程还原为满矩阵存储，以便它用，很显然这种提取方式比较方便。如当生成.FULL文件后，可采用命令/AUX2$FILE,mywork,full$HBMAT,mystiff,txt,ASCII,STIFF,YES$FINISH将二进制mywork.full文件输出为ASCII码文件mystiff.txt，并输出右边项。
命令流：
/aux2
file,hbfile,full
hbmat,hbfile,txt,,ascii,stiff,yes
finish
!从hbfile.txt读入数据，并还原为满矩阵存储
*dim,contline,,5
*vread,contline(1),hbfile,txt,,,5,,,1
(5f14.0)
totcrd=contline(1)
ptrcrd=contline(2)
indcrd=contline(3)
valcrd=contline(4)
rhscrd=contline(5)
*vread,contline(1),hbfile,txt,,,4,,,2
(a3,11x,4f14.0)
nrow=contline(2)
ncol=contline(3)
strline=
contline=
*if,rhscrd,eq,0,then
ls0=4
*else
ls0=5
*endif
*dim,pointr,,ptrcrd
*dim,rowind,,indcrd
*dim,values,,valcrd
*dim,rhsval,,rhscrd
*vread,pointr(1),hbfile,txt,,,ptrcrd,,,ls0
(f14.0)
*vread,rowind(1),hbfile,txt,,,indcrd,,,ls0+ptrcrd
(f14.0)
*vread,values(1),hbfile,txt,,,valcrd,,,ls0+ptrcrd+indcrd
(d25.15)
*vread,rhsval(1),hbfile,txt,,,rhscrd,,,ls0+ptrcrd+indcrd+valcrd
(d25.15)
*dim,smatr,,nrow,ncol
*do,icol,1,ncol
stacol=pointr(icol)
endcol=pointr(icol+1)
*do,irow,stacol,endcol-1
truerow=rowind(irow)
smatr(truerow,icol)=values(irow)
*enddo
*enddo
*do,irow,1,nrow
*do,icol,1,ncol
smatr(irow,icol)=smatr(icol,irow)
*enddo
*enddo
pointr=
rowind=
values=
rhsval=
icol=
irow=
ls0=
stacol=
endcol=
truerow=
totcrd=
ptrcrd=
indcrd=
valcrd=
rhscrd=

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