ANSYS如何考虑结构分析中的重力、动画模式、节点坐标

在结构分析中，如何模拟结构自重和设备重量是一个经常遇到的问题，对于结构自重有两点要注意：

1． 在材料性质中输入密度，如果不输入密度，则将不会产生重力效果。

2．因为ANSYS将重力以惯性力的方式施加，所以在输入加速度时，其方向应与实际的方向相反。

对于结构上的设备重量可以用MASS21单元来模拟，该单元为一个空间“点”单元。设备重量可通过单元实常数来输入。下面附上一个小例子（设重力方向向下）。

/prep7

et,1,42

et,2,21

r,2,10,10,10

mp,ex,1,2e5

mp,nuxy,1,0.3

mp,dens,1,1

rect,,10,,1

esize,.5

amesh,all

type,2

real,2

e,node(5,1,0)

fini

/solu

dk,1,all

dk,2,uy,

acel,,10

solve

fini

/post1

plnsol,u,sum,2

如何使用用户定义用户自定义矩阵

Matrix 27用户定义用户自定义矩阵，由单元选项控制定义质量、刚度或阻尼矩阵，你只要在同一组接点，分别定义三次MATRIX27单元（KEYOPT（2）分别为2，4，5）即可，然后在定义实常数时，分别定义三种单元对应的质量、刚度、阻尼矩阵系数。

如何提取模态质量

模态分析过程中打开振型型则化开关(MODOPT命令的Nrmkey设置为ON)，ANSYS程序将自动将每阶模态的最大位移单位化，就可以提取模态质量。计算方法如下：

1、利用SSUM对ETABLE 动能数据求和获得结构总动能( ）；

2、将结构总动能除以 得到 ，其中 是系统的角频率。

下面是《ANSYS Verification Manual》中VM89.DAT稍加修改后提取模态质量的例子：

/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 ! SPRING ELEMENT (TYPE,1) AND K = 800 (REAL,2)

TYPE,2

REAL,4

E,3 ! MASS ELEMENT (TYPE,2) AND MASS = 1 (REAL,4)

TYPE,1

REAL,1

E,3,4 ! SPRING ELEMENT (TYPE,1) AND K = 200 (REAL,1)

M,2,UX,3

OUTPR,BASIC,1

D,1,UY,,,4

D,1,UX,,,4,3

FINISH

/SOLU

ANTYPE,MODAL

MODOPT,subspa,2,,,2,ON

MXPAND,2,,,YES

SOLVE

FINISH

/post1

set,1,1

etabl,kene,kene

ssum

*get,keneval1,ssum,,item,kene

*get,freqval1,mode,1,freq

eigen1=(2*3.14159*freqval1)**2

pmass1=2*keneval1/eigen1

set,1,2

etabl,kene,kene

ssum

*get,keneval2,ssum,,item,kene

*get,freqval2,mode,2,freq

eigen2=(2*3.14159*freqval2)**2

pmass2=2*keneval2/eigen2

finish

ANSYS的几种动画模式

Q: ANSYS中有好几种动画模式，但并非同时可用。那么有哪几种类型，何时可用呢？

A: ANSYS中有四种动画模式：Bitmap，AVI，Display List，Pixmap。该种模式是否可用取决于运行环境是UINX还是PC,以及是使用二维还是三维显示设备。可以通过选择菜单Utility Menu>PlotCtrls>Device Options(或键入适当的命令)来制作动画。下面是该命令选项的小结：

二维显示设备的PC： Bitmap（命令－/device,anim,bmp）

AVI（命令－/device,anim,avi）

三维显示设备的PC： Bitmap（命令－/dv3d,anim,1）

AVI（命令－/dv3d,anim,2）

Display List（命令－/dv3d,anim,0）

二维显示设备的UNIX：Pixmap（缺省，无相应命令）

三维显示设备的UNIX：Pixmap（命令－/dv3d,anim,1）

Display List（命令－/dv3d,anim,0）

Q: 这些动画模式的区别是什么？

A: Display List选项（三维设备可用）与其他方式的不同在于：

Display List允许在播放动画的过程中对模型进行动态*作（如放大缩小等），而其它模式不能；

播放器不同：Bitmap，Display List，Pixmap动画模式在ANSYS图形窗口进行播放，可以通过ANSYS动画控制器面板控制动画；AVI（只在PC上）用WINDOWS媒体播放器播放。

需注意在ANSYS5.5中缺省的动画模式为AVI，播放器为媒体播放器。而在ANSYS5.6中二维设备的缺省动画模式为Bitmap，三维设备的缺省动画模式为Display List，动画在ANSYS图形窗口播放。

Q: 如何存储在ANSYS中创建的动画？

A: 对于PC环境，Bitmap或AVI模式的动画会自动存储为jobname.avi（jobname是你指定的分析名称）。Display List动画在PC上不会自动存储，必须通过菜单Utility Menu> PlotCtrls >Animate>Save Animation指定存储，典型格式为jobname.anim。

对于UNIX环境，Pixmap及Display List都只能按ANSYS指定的格式进行存储，方法同上。

Q: A用Bitmap模式存储的.avi文件与用AVI模式存储的.avi文件有何不同？

A: Bitmap模式的文件比AVI模式的文件要小，因为采用Bitmap模式存储的 .avi文件不包括回放的画面，它在ANSYS动画控制器中播放，可以向前或向后显示。而WINDOWS媒体播放器没有forward/backward选项，回放的画面必须包括在AVI动画文件中，因此文件较大。

Q: UNIX上制作的动画能否在PC上播放？

A: 可以。可以使用ANSYS ANIMATE程序（ANIMATE.exe）在PC上播放.anim或.avi文件。还可以将.anim文件转变为.avi文件。所有的ANSYS产品都提供 ANIMATE程序，该程序位于ANSYS安装盘的根目录中。

Q: ANIMATE是否能读入所有的动画文件？

A: 不能。ANIMATE程序接受UNIX上的Pixmap模式的.anim文件或PC上的Bitmap或AVI模式的.avi文件。

如何正确理解ANSYS的节点坐标系

节点坐标系用以确定节点的每个自由度的方向，每个节点都有其自己的坐标系，在缺省状态下，不管用户在什么坐标系下建立的有限元模型，节点坐标系都是与总体笛卡尔坐标系平行。有限元分析中的很多相关量都是在节点坐标系下解释的，这些量包括：

输入数据：

1 自由度常数

2 力

3 主自由度

4 耦合节点

5 约束方程等

输出数据：

1 节点自由度结果

2 节点载荷

3 反作用载荷等

但实际情况是，在很多分析中，自由度的方向并不总是与总体笛卡尔坐标系平行，比如有时需要用柱坐标系、有时需要用球坐标系等等，这些情况下，可以利用ANSYS的“旋转节点坐标系”的功能来实现节点坐标系的变化，使其变换到我们需要的坐标系下。具体*作可参见ANSYS联机帮助手册中的“分析过程指导手册->建模与分网指南->坐标系->节点坐标系”中说明的步骤实现。

为什么在用BEAM188和189单元划分单元时会有许多额外的节点？可不可以将它们删除？

BEAM188和189是ANSYS从5.5版本开始起增加的新的梁单元，它的最大特点是支持梁截面形状显示，可以考虑剪切变形和翘曲，同时也支持大转动和大应变等非线性行为，而且也可以直接显示梁截面上的应力和变形。在用BEAM188和189建模时必须先定义截面形状，而且必须指定一个方向点，在形成的每个梁单元中都会生成一个方向节点（即额外节点），它是梁单元的组成部分，所以不能被删除。