ansys高级技术指南 ar 子结构

ANSYS高级分析技术指南子结构4-PAGE45子结构什么是子结构？子结构就是将一组单元用矩阵凝聚为一个单元的过程。这个单一的矩阵单元称为超单元。在ANSYS分析中，超单元可以象其他单元类型一样使用。唯一的区别就是必须先进行结构生成分析以生成超单元。子结构可以在ANSYS/Mutiphysics，ANSYS/Mechanical和ANSYS/Structural中使用。使用子结构主要是为了节省机时，并且允许在比较有限的计算机设备资源的基础上求解超大规模的问题。原因之一如a)非线性分析和带有大量重复几何结构的分析。在非线性分析中，可以将模型线性部分作成子结构，这样这部分的单元矩阵就不用在非线性迭代过程中重复计算。在有重复几何结构的模型中（如有四条腿的桌子），可以对于重复的部分生成超单元，然后将它拷贝到不同的位置，这样做可以节省大量的机时。子结构还用于模型有大转动的情况下。对于这些模型，ANSYS假定每个结构都是围绕其质心转动的。在三维情况下，子结构有三个转动自由度和三个平动自由度。在大转动模型中，用户在使用部分之前无须对子结构施加约束，因为每个子结构都是作为一个单元进行处理，是允许刚体位移的。另外一个原因b)一个问题就波前大小和需用磁盘空间来说相对于一个计算机系统太庞大了。这样，用户可以通过子结构将问题分块进行分析，每一块对于计算机系统来说都是可以计算的。如何使用子结构子结构分析有以下三个步骤：生成部分使用部分扩展部分生成部分就是将普通的有限元单元凝聚为一个超单元。凝聚是通过定义一组主自由度来实现的。主自由度用于定义超单元与模型中其他单元的边界，提取模型的动力学特性。图4-1是一个板状构件用接触单元分析的示意。由于接触单元需要迭代计算，将板状构件形成子结构将显著地节省机时。本例中，主自由度是板与接触单元相连的自由度。图4-1子结构使用示例使用部分就是将超单元与模型整体相连进行分析的部分。整个模型可以是一个超单元，也可以象上例一样是超单元与非超单元相连的。使用部分的计算只是超单元的凝聚（自由度计算仅限于主自由度）和非超单元的全部计算。扩展部分就是从凝聚计算结果开始计算整个超单元中所有的自由度。如果在使用部分有多个超单元，那么每个超单元都需要有单独的扩展过程。图4-2示出了整个子结构分析的数据流向和所用的文件。三个步骤的详细解释见以后的叙述。图4-2典型子结构分析中的数据流向生成部分：生成超单元本部分主要有两步：建立模型。施加边界条件，生成超单元矩阵。第一步：建立模型在这一步中，指定文件名和分析名称，用PREP7定义单元类型，单元实参，材料特性和模型几何结构。这些任务在ANSYS绝大多数分析中都是通用的，在ANSYSBasicAnalysisProceduresGuide有所叙述。在生成部分，需要记住以下几点：文件名——在子结构分析中很有用处。有效地使用文件名，在三部分分析中可以省略很多文件处理操作。用以下方法指定文件名：Command:/FILENAMEGUI:UtilityMenu>File>ChangeJobname如：/FILENAME,GEN将生成过程中所有文件名都定义为GEN。缺省的文件名是FILE（或file）或在进入ANSYS后定义的任意文件名。单元类型——ANSYS提供的绝大多数单元都可以用来生成超单元。唯一的限制是单元必须是线性的。如果生成超单元时有双线性单元的话，ANSYS将自动作为线性单元处理。注意：在直接耦合中带载荷向量的耦合单元是不能做子结构分析的。可以用同种形状的单元来替代。细节参看ANSYSCoupled-FieldAnalysisGuide。材料特性——定义所有必须的材料特性。例如，如果生成质量矩阵，就必须定义密度或其他形式的质量；如果要生成热传导矩阵，就要定义比热。同样，超单元是线性的，非线性材料将被忽略。模型生成——在生成部分，主要生成模型的超单元部分。非超单元部分是在以后的使用部分生成的。但是，在建模的开始就需要对模型的两个部分有所规划，主要是确定超单元部分和非超单元部分如何连接。为了保证连接正确，应该保证接触部分结点号一致。（其他可以方便用户的方法在本章“使用部分”一节还有介绍。）要生成整体模型应该这样做：将模型存储在数据库文件中，选择子结构部分进行生成计算。在以后的使用部分，RESUME（UtilityMenu>File>Resumefrom）数据库文件，不选（unselect）子结构，用超单元矩阵代替。第二步：施加边界条件，生成超单元矩阵。生成部分的结果包含超单元矩阵。象其他分析一样，用户要定义分析类型和分析设置，施加边界条件，定义载荷步，开始计算。如何完成这些工作见下面的叙述：进入求解器：Command:/SOLUGUI:MainMenu>Solution定义分析类型和分析设置：分析类型——选择生成超单元使用下列方法：Command:ANTYPEGUI:MainMenu>Solution>-AnalysisType-NewAnalysis新的分析或重启动——如果是开始一个新的分析时，只要指定分析类型（如上所述）即可。如果是重启动计算，必须在ANTYPE命令中设定STATUS=REST（ MainMenu>Solution>-AnalysisType-Restart）。如果要另外施加载荷时，可以用重启动。（重启动时，初始运算后的Jobname.EMAT，Jobname.ESAV和Jobname.DB文件要存在。）超单元矩阵文件名——指定超单元矩阵文件名（Sename）。程序将自动添加后缀.SUB，因此完整的文件名是Sename.SUB。缺省是使用工作文件名[/FILENAME]定义超单元矩阵文件名，可以使用以下命令：Command:SEOPTGUI:MainMenu>Solution>AnalysisOptions要生成的矩阵——可以指定仅生成刚度矩阵（或传导矩阵，电磁系数矩阵）；生成刚度和质量矩阵（或热传导矩阵等）；生成刚度，质量和阻尼矩阵。质量矩阵用于结构动力学分析和在使用部分有惯性载荷的情况下。在热分析中，只有瞬态热分析才用到热传导矩阵。对于其他分析和阻尼矩阵也大同小异。用SEOPT命令或其GUI路径来定义。输出矩阵——这个选项允许输出超单元矩阵。可以指定输出矩阵和载荷向量，也可以只输出载荷向量。缺省值是不输出任何矩阵。要输出矩阵，用SEOPT命令或其相应的GUI路径。质量矩阵形成——只在想生成质量矩阵时使用。用户可以选择缺省生成（取决于所用单元类型）或集中质量近似。对于绝大多数情况，推荐使用缺省生成的方式。但是，在极薄构件的分析中，如细长杆或极薄壳体，集中质量近似将得到更好的结果。用下列方法指定集中质量近似：Command:LUMPMGUI:MainMenu>Solution>AnalysisOptions用下列方法定义主自由度：Command:MGUI:MainMenu>Solution>MasterDOFs>Define在子结构中，主自由度有四种作用：它们作为超单元与非超单元的边界。应保证将超单元与非超单元接触的结点自由度都定义为超单元（在M命令中Lab=ALL），如图4-1所示。当模型中只有超单元时同样要定义主自由度。如果在动力学分析中使用超单元，那么主自由度规定了结果的动力学特性。在ANSYSStructuralAnalysisGuide第三章的“MatrixReduction”中有所说明。如果在使用部分要施加约束[D]或集中力[F]时，这些位置结点的自由度也要定义为主自由度。在大位移情况下[NLGEOM，ON]（MainMene>Solution>AnalysisOptions）的使用部分需要主自由度，或者在使用SETRAN命令（MainMenu>Preprocessor>Create>Elements>-Superelements-ByCSTranfer）时。在这些时候，所有主自由度的结点都要定义6个方向的自由度（UX，UY，UX，ROTX，ROTY，ROTZ）。施加边界条件。在生成部分可以施加所有的载荷类型，但有以下几点情况需要注意：程序将生成一个包括所有施加的载荷的等效载荷向量。每个载荷步一个载荷向量将写入超单元矩阵文件中。载荷向量的最大允许值是31个。在生成部分可以使用非零的自由度约束并作为载荷向量的一部分。（在扩展部分，如果被扩展的载荷步中有非零的自由度约束时，数据库中必须有相应的自由度数值。如果没有的话，自由度约束就要在扩展部分重新定义。自由度约束和集中载荷的施加可以推迟到使用部分，但在这些位置的主自由度一定要先定义好。同样，线或角加速度的施加也可以推迟到使用部分，但只有在生成质量矩阵时。如果在使用部分要旋转超单元时，推荐使用这种作法，因为此时载荷向量的方向是“冻结”的，它随着超单元旋转。Maxwell力的标志通常用于电磁分析中，用来标记计算哪个单元面上的电磁力分布。这个标志在电磁子结构分析中无效，因此不要使用。注——如果生成质量矩阵，建议在使用部分对主自由度（在生成部分定义）施加约束。这样就保证所有的质量都包含在子结构中。定义载荷步选项。子结构生成部分只能使用动力选项（阻尼）。阻尼（动力选项）——只在生成阻尼矩阵时可用。指定质量(alpha)阻尼使用下列方法：Command:ALPHADGUI:MainMenu>Solution>Time/Frequenc>Damping指定刚度(beta)阻尼使用下列方法：Command:BETADGUI:MainMenu>Solution>Time/Frequenc>Damping指定与材料有关的beta阻尼使用下列方法：Command:MP，DAMPGUI:MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>-Constan-IsotropicMainMenu>Preprocessor>MaterialProps>Polynomial表4-1子结构中可以施加的载荷存储数据库的备份文件。注——这样做的目的是需要在扩展部分使用同样的数据库文件。用下列方法完成本步操作：Command:SAVEGUI:UtilityMenu>File>SaveasJobname.db开始计算：Command:SOLVEGUI:MainMenu>Solution>CurrentLS计算结果包括超单元矩阵文件，Sename.SUB，Sename是通过[SEOPT]指定的文件名或是工作文件名[/FILENAME]。矩阵文件包括根据施加的载荷计算出的载荷向量。（如果没有施加载荷，载荷向量将为零。）如有另外的载荷步，重复步骤7来生成其他的载荷向量。载荷向量的号码是递增的，并添加到同一个超单元矩阵文件内。关于多载荷步的其他方法见ANSYSBasicAnalysisProceduresGuide。退出SOLUTION：Command:FINISHGUI:MainMenu>Finish使用部分：使用超单元使用部分可以是任何ANSYS分析类型（FLOTRAN和显式动力分析除外）。和普通分析的区别就是一个或几个单元是前面生成的超单元。每个单独的分析指南中都有做不同分析的详细介绍。在这一部分，我们主要介绍如何将超单元变成模型的一部分。这个过程有以下几个步骤：清除数据库并指定一个新的工作文件名。建立模型。施加边界条件并求解。第一步：清除数据库并指定一个新的工作文件名。使用部分包含新的模型和新的边界条件。因此，第一步是清除现存的数据库。这与退出并重新进入ANSYS的效果是一样的。清除数据库用下列方法：Command:/CLEARGUI:UtilityMenu>File>Clear&StartNew缺省情况下，清除数据库就会重新读入START.ANS文件。（可以改变这个设置）注：如果通过命令行输入来清除数据库时，在/CLEAR命令行中不能有其他的命令。新定义的文件名要与生成部分使用的文件名不同。这样，生成部分的文件就不会被覆盖。用下列方式之一定义新的工作文件名：Command:/FILNAMEGUI:UttilittyMeenu>FFile>>ChanngeJJobnaame第二步：建立模模型本步是在PREEP7中实现的的。主要完完成以下任任务：定义MATRIX550（超单元元）为一种种单元。用用以下方法法：Commandd:ETTGUI:MaainMMenu>>Prepproceessorr>EleementtTyppe>Addd/Eddit/DDelette定义其他非超单单元的单元元类型。非非线性可以以使用，取取决于进行行分析的类类型。定义非超单元的的单元实参参和材料特特性。非线线性可以使使用，取决决于进行分分析的类型型。定义非超单元的的几何形状状。在定义义与超单元元接触部分分时应非常常注意。其其结点位置置要精确重重合。（见见图4-3）图4-33超单元与与非超单元元的接触处处结点应与与主自由度度精确重合合共有三种方法保保证结点重重合：使用与生成部分分同样的结结点号码。在生成部分的接接触部分结结点和使用用部分的接接触结点使使用相同的的结点号码码增值（或或平移）。（使使用SETRRAN，在第五五步中说明明）将这两部分结点点所有的自自由度固连连起来。（用CP系列命令）在不能使用前两种方法时，这种方法是有效的。定义自由度固连可以用下列方法：Commandd:CPPGUI:MaainMMenu>>Prepproceessorr>Couuplinng/Ceeqn>CCouplleDOOFs如果超单元与其其他单元不不相连时，在在使用部分分可以不定定义任何单单元。用正确的单元类类型定义超超单元，读读入超单元元矩阵。选择正确的单元元类型：Commandd:TYYPEGUI:MaainMMenu>>Prepproceessorr>-Moodeliing-CCreatte>Ellemennts>EElemAttrributtes用下列方法读入入超单元矩矩阵(可能要先先用其他命命令修改矩矩阵，见后后)：Commandd:SEEGUI:MaainMMenu>>Prepproceessorr>Creeate>>Elemmentss>-Suuperllemennts->>Fromm.SUUBFiile如果模型中不包包含非超单单元，或是是包含非超超单元但接接触处的结结点号与主主自由度结结点号一致致，那么可可以用SE命令直接接读入超单单元：TYPE,…！！单元类型型号SE，GEN！从文件GEN.SUB中读入超超单元SE命令的文件名域域表示超单单元矩阵的的文件名。扩扩展名.SSUB是给给定的，因因此整个文文件名就是是Senaame.SSUB(GGEN.SSUB如上上例)。超单元元就给定下下一个可用用的单元号号。如果模型中有非非超单元存存在，并且且接触处的的结点号与与主自由度度的结点号号是有一个个偏移量的的话，就必必须先用新新的结点号号生成一个个新的超单单元矩阵，然然后读入新新的矩阵。用下列方法生成成新的超单单元矩阵：：Commandd:SEETRANNGUI:MaainMMenu>>Prepproceessorr>Creeate>>Elemmentss>-Suupereelemeents--ByCCSTrransfferMainMeenu>PPreprrocesssor>>Creaate>EElemeents>>-Supperellemennts-BByGeeomOOffseet用下列方方法读入新新的矩阵：：Commmandd:SEEGUII:MaainMMenu>>Prepproceessorr>Creeate>>Elemmentss>-Suupreeelemeents--Fromm.SUUBFiile例如，给给出超单元元矩阵文件件GEN..SUB和和新的结点点偏移量为为2000，命令如如下：SETTRANN,GENN,,20000,GGEN2,,SUB!生成新新的超单元元GEN22.SUBB，偏移量为20000TYPPE,…!单元元类型号SE,,GEN22!读入新新的超单元元文件GEEN2.SSUB如果模型中包含含非超单元元而且接触触处结点与与主自由度度结点无任任何关系（一一般是结点点自由生成成的情况），那那么先看下下面的注意意事项：注意：生成部分分的主自由由度的结点点号往往会会覆盖使用用部分的模模型结点号号。这样，读读入超单元元将覆盖使使用部分的的模型结点点。为了避避免这种覆覆盖，在读读入超单元元前使用结结点号偏移移。在这种种情况下，在在使用SE命令前先先存储数据据库文件。因此，应该先存存储数据库库文件[SAVVE]，再用SETRRAN命令用新新的结点偏偏移量生成成新的超单单元矩阵，最最后用SE命令读入入新的矩阵阵。用CRINNTF命令（MaainMMenu>>Prepproceessorr>Couuplinng/Ceeqn>CCoinccidenntNoodes）将将接触处的的结点连接接。例如，给给出超单元元矩阵文件件GEN.SSUB：*GET,MAAXNODD,NODDE,,NNUM,MMAX!MAXXNOD==最大结点点号SETRAN,,GEN,,,MAXXNOD,,GEN22,SUBB!生成新新的超单元元，结点偏偏移量为MAAXNODD，文件名名为GEN22.SUBBSE,GEN22!读入入新的超单单元NSEL,…!选择接接触处的所所有结点CPINTF,,ALL!固连所所有结点的的所有自由由度NSEL,ALLL如果要对超单元元进行移动动或拷贝到到不同的位位置，或进进行镜向操操作，必须须用SETRRAN命令SESYYMM命令（MaainMMenu>>Prepproceessorr>Creeate>>Elemmentss>ByRefllectiion），并并给出正确确的结点偏偏移量，生生成新的超超单元矩阵阵文件，然然后用SE命令读入入新的矩阵阵。连接超超单元与非非超单元同同样用上面面的方法——用相同的的结点号，结结点偏移量量，或用CPINNTF命令。注——如果用SETRRAN命令将超超单元传递递到不同的的坐标系中中，缺省是是超单元的的主自由度度随之旋转转。这一点点在初始的的超单元主主自由度发发生旋转时时很有用，比比如旋转到到柱坐标系系中。（在在这种情况况下，传递递不影响超超单元刚度度矩阵。）如如果初始超超单元没有有结点发生生旋转，那那么传递的的超单元也也无须旋转转结点。用用户可以通通过设定SETRRAN命令的NOROOT域为1来防止结结点旋转。（在在这种传递递中，超单单元的刚度度矩阵和载载荷向量由由程序自动动修改）。用图形显示和列列表功能验验证超单元元的位置是是否正确。超超单元用轮轮廓线表示示，数据在在生成部分分写到矩阵阵文件中。要生成图形显示示，用下列列命令：Commandd:EPPLOTGUI:UttilittyMeenu>PPlot>>Elemmentss要生成列表，用用下列命令令：Commandd:SEELISTTGUI:UttilittyMeenu>LList>>Otheer>SuupereelemDataa存储整个模型文文件：Commandd:SAAVEGUI:UttilittyMeenu>FFile>>SaveeasJobnname..db退出PREP7：Commandd:FIINISHHGUI:MaainMMenu>>Finiish第三步：施加边边界条件并并求解。本步在求解器中中完成。取取得使用部部分结果的的过程取决决于所做的的分析类型型。以上提提到，可以以在绝大多多数分析中中使用超单单元。用户户应当有相相应的通过过生成部分分生成的矩矩阵。例如如，如果要要做结构动动力学分析析，必须有有质量矩阵阵。具体过过程如下：：进入SOLUTIOON。Commandd:/SSOLUGUI:MaainMMenu>>Soluutionn定义分析类型和和分析选项项。对于大转动分析析，打开大大位移效果果[NLGGEOM，ON]，并正确确定义非线线性分析的的子步数。在非超单元上施施加边界条条件。主要要包括自由由度约束和和对称边界界，集中载载荷，平面面载荷，体体载荷，和和惯性载荷荷。注意惯惯性载荷只只有在通过过生成部分分生成了质质量矩阵时时才生效。注——对大转动分析，在在本步中要要施加正确确的约束条条件。用以下方法施加加超单元载载荷向量：：Commandd:SFFEGUI:MaainMMenu>>Soluutionn>-Looads--Applly>LooadVVectoor>FoorSuupereelemeent在超单元矩阵文文件中，每每个载荷步步对应一个个载荷向量量，用参考考号来区别别。如，SFE，63，1，SELV，，0.75在63号单元上施加载载荷向量，号号为1，比例系系数为0..75。因因此，ELEM域代表超超单元的单单元号，LKEY域代表载载荷向量号号（缺省为为1），Labb是SELV，VAL1代表比例例系数（缺缺省为0）。（参参看SFE命令）注——载荷向量的方向向是固定在在超单元上上的，因此此如果超单单元旋转了了，载荷向向量就随之之旋转。对对于自由度度方向也是是如此（UX，UY，ROTY等），它它们同样随随着超单元元的旋转而而旋转（除除非SETRRAN命令中NOROOT=1，此时结结点坐标系系不旋转）。定义与分析类型型相适应的的载荷步选选项。注——用MATRIX550超单元时时不要用PCG求解器。开始计算：Commandd:SOOLVEGUI:MaainMMenu>>Soluutionn>CurrrenttLS本步计算包括非非超单元的的完整解和和超单元的的凝聚解——主自由度度解。非超超单元的完完整解记录录在结果文文件中（JJobnaame.RRST,RRTH或RMG），可以以进行普通通的后处理理操作。凝聚解记录在文文件Jobbnamee.DSUUB中。可可以通过如如下方法查查看这个文文件：Commandd:SEEDLISSTGUI:MaainMMenu>>GeneeralPosttprocc>LisstReesultts>SuupereelemDOFUtilityyMennu>Liist>RResullts>SSuperrelemmDOFFSollu如果想得到超单单元中所有有自由度的的解，就要要用到扩展展部分。下下面还会说说明。退出SOLUTIOON。Commandd:FIINISHHGUI:MaainMMenu>>Finiish扩展部分：在超超单元中扩扩展求解结结果扩展部分从使用用部分的凝凝聚解计算算出整个超超单元的完完整解。下面说明明扩展部分分的过程。本本部分要求求生成部分分的.EMMAT,..ESAVV,.SUUB,.TTRI,..DB和.SELLD文件，使使用部分的的.DSUUB文件存存在。如果果在使用部部分中使用用了结点偏偏移，在扩扩展部分中中将自动计计入。清除数据库。相相当于退出出并重新进进入ANSYYS。用下列列方法：Commandd:/CCLEARRGUI:UttilittyMeenu>FFile>>Cleaar&SttartNew将文件名切换到到生成部分分的文件名名。这样，程程序就可以以识别扩展展部分所用用的文件。用用下列方法法：Commandd:/FFILENNAMEGUI:UttilittyMeenu>FFile>>ChanngeJJobnaame读入生成部分的的数据库文文件。用下下列方法：：Commandd:REESUMEEGUI:UttilittyMeenu>FFile>>ResuumeJJobnaame.ddb进入SOLUTIOON。用下列列方法：Commandd:/SSOLUGUI:MaainMMenu>>Soluutionn激活扩展部分及及其选项。扩展部分开关———选为ON。Commandd:EXXPASSSGUI:MaainMMenu>>Soluutionn>ExppasioonPasss被扩展的超单元元名——指定SENAAME。Commandd:SEEEXPGUI:MaainMMenu>>Soluutionn>ExppasioonPasss>ExxpanddSupperellem(完整的文件名假假定为Seenamee.SUBB)使用部分生成的的凝聚解文文件。用SEEXXP命令（或或其相应的的GUI路径）指指定该文件件名。完整整的文件名名假定为UUsefiil.DSSUB。位移的实部或虚虚部——只有在使使用部分是是谐波分析析时使用。用SEEXP命令（或其相应的GUI路径）。被扩展的解———指定被扩扩展的使用用部分结果果。可以通通过给出载载荷步和子子步，也可可以通过给给出时间或或频率来指指定结果。用用下列方法法：Commandd:EXXPSOLLGUI:MaainMMenu>>Soluutionn>ExppansiionPaass>BByLooadSStepMainMeenu>SSoluttion>>ExpaansioonPasss>ByyTimme/Frreq注——如果被扩展的载载荷步中包包含非零自自由度约束束时，数据据库中应该该有相应的的自由度数数值。如果果没有，那那么自由度度约束必须须在扩展部部分中重新新声明[D]。指定载荷步选项项。对于子子结构扩展展部分，只只有输出控控制选项是是可用的：：输出控制——这这些选项控控制打印输输出，数据据库和结果果文件输出出和结果的的插值。如果在打印输出出文件(Jobnname..OUT))中包含某某些内容，使使用下列方方法：Commandd:OUUTPRGUI:MaainMMenu>>Soluutionn>OuttputCtrlls>DBB/RessultssFille如果控制结果文文件(Jobnname..RST))中的数据据，使用下下列方法：：Commandd:OUUTRESSGUI:MaainMMenu>>Soluutionn>OuttputCtrlls>DBB/RessultssFille如果想用将单元元积分点上上的数据拷拷贝到结点点的方法代代替插值方方法（缺省省）时，用用下列命令令：Commandd:ERRESXGUI:MaainMMenu>>Soluutionn>OuttputCtrlls>InntegrratioonPtt开始扩展部分：：Commandd:SOOLVEGUI:MaainMMenu>>Soluutionn>CurrrenttLS重复步骤5到77对其他使使用部分结结果进行扩扩展。如果果要扩展不不同超单元元的解，需需要退出并并重新进入入SOLUUTIONN。最后，退出SOOLUTIION。Commandd:FIINISHHGUI:MaainMMenu>>Finiish10．用通用方法对对超单元扩扩展结果进进行后处理理。注——扩展部分不适用用于功率谱谱密度分析析。输入示例下面给出一个子子结构分析析的命令流流文件示例例。本例假假定一个超超单元与非非超单元连连接。!生成部分!建模（超单元部部分）/FILNAMME，GEN！文件名名为GEN/TITLE，…/PREP7！进入PREPP7！生成超超单元部分分模型FINISH！加载并生成超超单元矩阵阵/SOLU！进入SOLUUTIONNANTYPE，SUBSST！子结构构分析SEOPT，GGEN,…！超单元元名和其他他子结构分分析选项M，…！主自由由度D，…！载荷。一一个载荷向向量将产生生并写入超超单元矩阵文件！载荷步步选项SAVE！存储数数据库文件件SOLVE！开始求求解——生成GENN.SUBB文件，包包含超单元矩阵阵载荷向量量。！载荷。生生成第二个个载荷向量量（D和M可以不变）SOLVE！加入第第二个载荷荷向量。！重复加加载和求解解生成其他他的载荷向向量（最多多达到31个）。FINISH！使用部分！建模/CLEAR！清除数数据库/FILNAMME，USE！文件名名为USE/PREP7！进入PREPP7ET，1，MATRIX550！MATRRIX500为超单元元类型ET，2，….!!非超单元元的单元类类型！生成非非超单元部部分模型TYPE，1！指向超超单元类型型SETRAN，…!!结点偏移移量SE，…!读入入由SETRRAN生成的超超单元EPLOT！检查超超单元位置置NSEL，…！选择接接触处的结结点CPINTF，ALL！固连接接触处结点点（在结点点号不相等等时使用）NSEL，ALLLFINISH！加载并求解/SOLU！进入求求解器ANTYPE，…！分析类类型和分析析选项D，…！非超超单元上的的载荷SFE，…！施加超超单元载荷荷向量！载荷步步选项SAVE！存储数数据库文件件SOLVE！开始求求解，计算算非超单元元完整解和和超单元凝凝聚解。FINISH！查看非超单元元结果！扩展部分/CLEAR！清除数数据库/FILNAMME，GEN！文件名名切换到生生成部分文文件名RESUME！读入生生成部分数数据库/SOLU！进入求求解器EXPASS，ON！激活扩扩展选项SEEXP，GGEN，USE！要扩展展的超单元元名！载荷步步选项（主主要是输出出控制）SOLVE！开始扩扩展部分求求解。超单单元完整解解写入文件件GGEN.RRST或RTH,,RMGG中。FINISH！查看超单元解解请查阅ANTYYPE，SEOPPT，M，ET，SETRRAN，SE，CPINNTF，EXPAASS和SEEXXP命令得到到更加详细细的说明。自顶而下子结构构分析上述的的子结构方方法称为自自底而上的的子结构生生成方法，每每个超单元元是通过独独立的生成成过程来生生成，然后后通过使用用过程组装装。这种方方法适用于于超大型的的模型，分分解为小的的超单元便便于求解。如果对相对小一一些的模型型或具有统统一的几何何外型控制制和不同的的结构分析析的情况，可可以用一种种与上述方方法有一点点细微差别别的技术，称称之为自顶顶而下的子子结构分析析。这种方方法适于将将非线性模模型中线性性部分（应应相对计算算机系统大大小比较适适中）作成成子结构。这这种做法的的优点是可可以在后处处理中将几几个子结构构的结果加加以组合。自自顶而下子子结构分析析的步骤如如下：首先建立整体模模型，包括括超单元和和非超单元元部分。将将模型存储储在一个命命名的数据据库文件中中。这个整整体的数据据库在后面面扩展部分分中还要使使用。如果果模型中包包含非超单单元部分，在在使用部分分中也要用用到这个文文件。将模型的一部分分选出完成成生成部分分操作。因因为整体模模型都已经经建立了，用用户所要做做的就是选选择要生成成超单元部部分的单元元，施加载载荷（目的的是生成载载荷向量），然然后SOLVVE命令生成成超单元（MainMenu>Solution>-Solve-CurrentLS）。完成使用部分。进进入PREPP7，读入整整体模型数数据库并选选择非超单单元部分。接接下来定义义超单元类类型[ET，TYPEE]，读入相相应的超单单元矩阵。绝绝大多数情情况下，用用户不必担担心接触处处的结点连连接，因为为它们是由由一个模型型生成的。进进入SOLUUTIONN，定义分分析类型和和分析选项项。在非超超单元上施施加载荷，读读入载荷向向量（如果果有的话），指指定载荷步步选项，并并开始使用用部分的求求解。完成扩展部分。首首先读入整整体模型，需需包含所有有结点和单单元，然后后对每个超超单元做扩扩展，每次次应定义不不同的文件件名，并每每次进入和和退出SOLUUTIONN。用户可可以用通用用的后处理理过程查看看每个超单单元的结果果。注——使用整个个数据库文文件，可以以读入多个个超单元结结果：RESUME,,FULLL,DB/POST1FILE,GEEN1SET,…FILE,GEEN2SET,…!不不清除上一一个超单元元的结果。以下给给出一个自自顶而下子子结构分析析的输入示示例。本例例假定模型型有一个超超单元和其其他非超单单元部分。!自顶而下子结构构分析的输输入示例!建立整体模型/FILNAMME，FULLL！文件名名为FULLL/TITLE，…/PREP7！进入PREPP7！生成整整体模型，包包括超单元元部分和非非超单元部分SAVE！存储整整体模型，以以备（使用用部分和）扩扩展部分使用FINISH!生成部分/FILNAMME，GEN！文件名名为GEN/SOLU！进入SOLUUTIONNANTYPE，SUBSST！子结构构分析SEOPT，GGEN,…！子结构构分析选项项ESEL，…！选择超超单元部分分的单元和和结点NSELM，…！主自由由度D，…！载荷。一一个载荷向向量将产生生并写入超超单元矩阵文件！载荷步步选项SOLVE！开始求求解——生成超单单元矩阵文文件GENN.SUBB！载荷。生生成第二个个载荷向量量（D和M可以不变）SOLVE！加入第第二个载荷荷向量。！重复加加载和求解解生成其他他的载荷向向量（最多多达到31个）。FINISH！使用部分/CLEAR！清除数数据库/FILNAMME，USE！文件名名为USERESUME，FFULLL，DB！读入整整体模型数数据库ESEL，…！选择非非超单元部部分的单元元和结点NSEL/PREP7ET，…，MATRIX550！MATRRIX500为超单元元类型TYPE，…！指向超超单元类型型SE，GEN!读入超单单元矩阵EPLOTFINISH/SOLU！进入求求解器ANTYPE，…！分析类类型和分析析选项D，…！非超超单元上的的载荷SFE，…！施加超超单元载荷荷向量！载荷步步选项SOLVE！开始求求解，计算算非超单元元完整解和和超单元凝凝聚解。FINISH！扩展部分/CLEAR！清除数数据库/FILNAMME，GEN！文件名名切换到生生成部分文文件名RESUME，FULL，DB！读入整整体模型数数据库/SOLU！进入求求解器ANTYPE，SUBSSTREXPASS，ON！激活扩扩展选项EXPSOL，…！指定要要扩展的解解SEEXP，GGEN，USE！要扩展展的超单元元名！载荷步步选项（主主要是输出出控制）SOLVE！开始扩扩展部分求求解。超单单元完整解解写入文件件GENN.RSTT或RTH,,RMG中中。FINISH！查看超单元解解请查阅ANTYYPE，SEOPPT，M，ET，SETRRAN，SE，EXPAASS和SEEXXP命令得到到更加详细细的说明。超单元嵌套在ANSYS中一一个强有力力的子结构构特性就是是允许嵌套套：允许一一个子结构构中包含另另一个子结结构。也就就是说，在在生成超单单元时，生生成部分的的其中一个个单元可以以是以前生生成的超单单元。例如，有一个超超单元名为为PISTTON，可以在在生成一个个名为CYLIINDERR的超单元元，其中包包含超单元元PISTTON。为了完完成柱体及及其内部的的活塞的分分析，就要要进行一个个使用部分分计算和两两个扩展部部分的计算算。使用部部分计算超超单元CYLIINDERR的主自由由度凝聚解解，第一个个扩展部分分计算CYLIINDERR的完整解解和超单元元PISTTON的凝聚解解，第二个个扩展部分分计算PISTTON的完整解解。有预应力的子结结构在建模中正确的的描述系统统特性，很很重要的一一点就是考考虑其应力力情况。应应力情况会会影响刚度度矩阵项的的数值。前前一步结构构分析的应应力情况在在超单元生生成部分形形成刚度矩矩阵时会被被计入。应应力刚化使使得一般不不能承受某某种载荷的的结构加强强。比如说说，拉紧的的绳索能够够承受法向向力而松弛弛的绳索就就不能。应应力刚化同同样可以影影响同时有有模态和瞬瞬态动力问问题时系统统的响应频频率。有两种不同的方方法能够生生成有预应应力的子结结构。以下下用方法A和方法B列出：方法A：建立模型，定义义分析类型型为静力分分析（ANTYYPE，MainnMennu>Soolutiion>NNewAAnalyysis），施施加刚化载载荷。指定计算预应力力效果（PSTRRES或MainnMennu>Soolutiion>AAnalyysisOptiions）。开始静力计算（SOLVVE或MainnMennu>Soolutiion>--Solvve-CuurrenntLSS）。完成生成部分。用PSTRES命令或其等效的GUI路径计入静力分析的预应力效果。（注——在静力分析和生成部分一定要打开预应力效果。）完成使用部分和和扩展部分分。查看结果。方法B：注——本方法不需进行行整体模型型的静力计计算。建模并完成生成成部分。要要通过将SEOPPT(MainnMennu>Soolutiion>AnalysiisOpptionns)命令令选项SESSST设为1为应力刚刚度矩阵保保留空间。加载并完成静力力的使用部部分。完成扩展部分并并用PSTRRES(MainnMennu>Soolutiion>AAnalyysisOptiions))计入预应应力效果。保持预应力效果果打开进行行其他的生生成部分以以生成新的的超单元。求解新的生成部部分并完成成使用部分分。完成扩展部分并并查看结果果。子结构分析实例例（命令行行格式）问题描述圆盘承承受沿垂直直方向的对对称载荷，材材料特性和和几何特征征如下，求求其应力应应变情况。/PREPP7smrt,,off/DEVIICE,VVECTOOR,ONN/TITLLE,DDIAMEETRALLCOMMPRESSSIONNOFADIISKANTYPPE,STTATICC!静力分析析ET,1,,PLANNE2,,,,3,,,,,1ET,2,,PLANNE82,,,,3,,,,,11ET,3,,PLANNE82,,,,3,,,2!选择结点点应力输出出R,1,..2!厚度MP,EXX,1,330E6MP,NUUXY,11,0.33CSYS,,1!柱坐标系系K,1,11,90K,2,..5,900K,4,11K,5,11,50L,1,55LESIZZE,1,,,,7,,5L,5,44LESIZZE,2,,,,4,,2CSYS,,0!笛卡儿坐坐标系K,3L,3,44LESIZZE,3,,,,5L,2,33LESIZZE,4,,,,4,,2L,2,55LESIZZE,5,,,,5L,1,22LESIZZE,6,,,,7,,5A,1,22,5,55A,2,33,4,55TYPE,,2MSHK,,1MSHA,,0,2DDAMESHH,2EPLOTTTYPE,,1MSHK,,0MSHA,,1,2DDAMESHH,1EPLOTTNSEL,,S,LOOC,X,,0NSEL,,R,LOOC,Y,,0ESLNTYPE,,3EMODIIF,ALLLSAVE,,VM1441,DBBNSEL,,S,LOOC,Y,,0DSYM,,SYMMM,Y!沿X轴对称NSEL,,S,LOOC,X,,0DSYM,,SYMMM,X!沿Y轴对称NSEL,,ALLESEL,,ALLOUTPRR,NSOOL,NOONE!结点位移移和支反力力解输出OUTPRR,ESOOL,ALLL!单元解输输出FK,1,,FY,--10000!施加载荷荷值的一半半（对称）FINISSH/SOLUUSOLVEEFINISSH/POSTT1NSEL,,S,LOOC,X,,0!选择感兴兴趣的结点点NSEL,,A,LOOC,X,,0.1NSEL,,R,LOOC,Y,,0PRNSOOL,S,,COMPPNSEL,,R,LOOC,X,,0NSEL,,A,LOOC,X,,0.2NSEL,,R,LOOC,Y,,0*GET,,SNODD,NODDE,,NNUM,MMIN!选择路径径起点结点点(X=0))*GET,,FNODD,NODDE,,NNUM,MMAX!选择路径径终点结点点(X=0..2)NSEL,,ALLESEL,,ALLPATH,,STREESS1,,2,,448!定义路径径名为‘STREESS1’PPATHH,1,SSNOD!用结点定定义路径点点PPATHH,2,FFNODPDEF,,SY,SS,YPRANGGE,244PRPATTH,SYY!显示路径径的SY应力*GET,,S1,PPATH,,0,MIIN,SYYNSEL,,R,LOOC,X,,0NSEL,,A,LOOC,X,,0.1NSEL,,R,LOOC,Y,,0*GET,,FNODD,NODDE,,NNUM,MMAXPATH,,STREESS2,,2,,448!定义路径径名为‘STREESS2’PPATHH,1,SSNODPPATHH,2,FFNODPDEF,,SY,SS,YPRANGGE,244PRPATTH,SYY!显示路径径的SY应力*GET,,S2,PPATH,,0,MAAX,SYY*DIM,,LABEEL,CHHAR,22,2*DIM,,VALUUE,,22,3LABELL(1,11)='P((psi))','PP(pssi)'LABELL(1,22)='X==0',,'X==.1'*VFILLL,VAALUE((1,1)),DATTA,-99549,,-92998*VFILLL,VAALUE((1,2)),DATTA,S11,S2*VFILLL,VAALUE((1,3)),DATTA,ABBS(S11/95449),AABS(SS2/92298)SAVE,,TABLLE_1FINISSH/CLEAAR,NNOSTAART/FILNNAM,GGEN/PREPP7smrt,,off!生成部分(SHELLLELLEMENNTS,,SHELLL93))RESUMME,VMM141,,DBANTYPPE,SUUBST!子结构生生成部分SEOPTT,GENN!注：因因为PLANNE2和SHELLL93结点顺序序不同，删删除原来的的网格ACLEAAR,1,,2ETDELLE,1,,3ET,1,,SHELLL93,,,,,,,,,1ET,2,,SHELLL93,,,,,,,,,1ET,3,,SHELLL93,,,,,,,2/OUTPPUT,SSCRATTCHNUMCMMP,NOODE!将结点号号压缩/OUTPPUTTYPE,,2MSHK,,1MSHA,,0,2DDAMESHH,2EPLOTTTYPE,,1MSHK,,0MSHA,,1,2DDAMESHH,1EPLOTTNSEL,,S,LOOC,X,,0NSEL,,R,LOOC,Y,,0ESLNTYPE,,3EMODIIF,ALLLNSEL,,S,LOOC,Y,,0DSYM,,SYMMM,YNSEL,,S,LOOC,X,,0DSYM,,SYMMM,XNSEL,,ALLESEL,,ALLD,ALLL,UZ,,,,,,,ROTXX,ROTTY!约束不用用的结点自自由度NSEL,,S,LOOC,XNSEL,,R,LOOC,Y,,1*GET,,NDOFF,NODDE,,NNUM,MMAX!主自由度度的结点号号M,NDOOF,UYY!选择载荷荷施加点的的主自由度度NSEL,,ALLFINISSH/SOLUUSOLVEESAVE!存储子结结构数据库库用于扩展展部分PARSAAV,SCCALARR,GENN,PARRMFINISSH/CLEAAR,NNOSTAART/FILNNAM,UUSEPARREES,,GGEN,PPARM/PREPP7smrt,,off/TITLLE,DDIAMEETRALLCOMMPRESSSIONNOFADIISK(S.EE.USEPASSS)ET,1,,MATRRIX500SE,GEENF,NDOOF,FYY,-10000FINISSH/SOLUUSO