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matrix50


Matrix50 --- 超单元
MATRIX50 Element Description
Matrix50 是一组预先装配好的单元,在 ansys 中被认为是一个简单单元。任 何 ansys 中的模型都可以生成超级单元。一旦生成超级单元,可以被任何分析类 型使用。超级单元能很大程度上减少分析代价(如时间、空间等) 。一旦形成超 级单元矩阵,他们被存储于一个文件中,能像 ansys 中其他单元一样被使用。多 载荷向量也能被存储于超级单元矩阵中,因此他允许施加各种载荷。用知道更详 细的细节,可以参考 MATRIX50 在 ANSYS, Inc. Theory Reference。

MATRIX50 Input Data
超单元,它是对任意结构用数学矩阵来代替,没有固定的结合形状,大概图 形可以参考图 Figure 50.1: "MATRIX50 Schematic".任何使用超单元作为他分析单 元中的一个,被称作超单元使用部分(a superelement use pass) 。而自由度是由主 自由度决定,在生成超单元部分被定义。 单元名字是 matrix50(可以用 50 或者 matrix50 作为该单元的名字,并可以 通过命令 ET 来输入) 。SE 被使用来定义超单元。SE 从工作路径下的文件 Jobname.SUB (默认的文件名为 File.SUB)读入超单元。可以使用 MAT 定义材料 号,用[MP,DAMP]定义阻尼,用[MP,PERX]定义介电常数。命令[REAL](定义 实常数的)是无效的。然而,可以通过 TYPE 输入正确的单元号。 在超单元生成部分,每一个载荷步下可以生成一个单元载荷向量,最多可以 生成 31 个载荷向量。在使用部分(即使用超单元部分) ,载荷向量可以按一定比 SELV 可以作为载荷数组被输入, 例被使用。 比例因子可以通过命令 SFE 来输入。 载荷主值(key)就是载荷矢量的数目,比例因子(scale load)就是载荷大小。 通过超单元生成部分所形成的载荷步数载决定载荷矢量的数目(load vector number) 。如果超单元载荷向量是 0 比例因子(或者根本没有标定该值) ,那么载 荷向量在分析过程中不被考虑。载荷向量比例因子在使用部分,可以有任意数目 的载荷向量组成。

KEYOPT(1)选项是为一些特别情况而使用的,在这过程中超单元是非线性 的,如辐射。在这种情况下,文件 File.SUB 能直接被用户构造或者通过 AUX12 来生成,AUX12 是被用来生成辐射矩阵。 关于该单元的输入总结在"MATRIX50 Input Summary"中已经给出来了。一 个概括的单元介绍请参考 Element Input.

MATRIX50 Input Summary
Nodes 不用输入 Degrees of Freedom 被内在的单元类型决定(多自由度的混合是不允许的) 。 Real Constants 没有 Material Properties DAMP, PERX Surface Loads 可以通过生成的载荷向量和比例因子来考虑面载荷影响因数。使用命令 SFE 来输入比例因子 LAB = SELV, LKEY = load vector number (31 maximum),和 VAL1 = scale factor. Body Loads 体载荷可以被使用通过生成载荷向量和比例因子,可以参考面载荷中的描述。 Special Features 辐射(当 KEYOPT(1) = 1) ,大旋转 KEYOPT(1) 单元性质: 0– 正常子结构 1 -特别的辐射子结构 KEYOPT(6) 节点力的输出: 0– 不输出节点力 1 -输出节点力

MATRIX50 Output Data
每一个(主)自由度的位移和力可以在结构超单元的使用(超单元)部分被 输出。当 KEYOPT(6) = 1 时,节点力可以被输出。超单元中的应力分布和节点 位移的扩张可以从随后的应力部分(a subsequent stress pass)取得。另外,在生 成部分(generation run)生成的数据库和子结构文件 File.DSUB 必须被保存,因 。一个通 为他要在扩展部分(expansion pass)被使用(如果扩展部分是需要的) 用的结果输出可以参考 Solution Output.

MATRIX50 Assumptions and Restrictions
一 个 超 单 元 可 以 包 括除 了 Lagrange multiplier-based 单 元 ( 如 MCP184, PLANE182 with KEYOPT(6) = 1, and CONTA171 with KEYOPT(2) = 3)之外 的所有单元。 对定义自由度,可以参考 D 命令。 不同类型的超单元可以混合使用在使用部分(use run) 。 在超单元中,任何非线性部分将被忽略,任何双线性单元通过分析可以保留 它的初始状态。 超单元中可以包含其他超单元。 超单元 MATRIX50 不支持 PCG 求解器。 超单元与模型的非超单元部分粘结部分的相对位置应该和初始超单元的几 何位置匹配。 如果超单元中包括质量矩阵, 可以在使用部分通过命令 ACEL 来给超单元定 义加速度。 类似的, 如果超单元包括阻尼矩阵 (在生成部分定义)可以通过命令[ALPHA , and BETA]在使用部分定义,那么附加的阻尼影响将被在超单元中考虑。 应该避免从复使用加速度和阻尼影响因素。 只有通过载荷向量,压力和热影响才能在超单元中被考虑。 超单元的维数和使用部分中所有单元的最大单元维数相一致。2D 超单元应 该在 2D 中被使用,3D 超单元应该在 3D 中被使用。 可以参考 ANSYS, Inc. Theory Reference 来得到关于子结构矩阵求解的具体讨 论。

MATRIX50 Product Restrictions
当下面列出的产品被使用时,单元除了受制于前述限制外,还有下述限制。 ANSYS Structural. ? ? ? ? ? ? ? ? KEYOPT(1) = 0 PERX 将被忽略 单元只能被作为辐射子结构被使用。KEYOPT(1) 默认为 1,不能被改变。 DAMP, PERX 材料属性,面载荷和体载荷都不能被使用。 大旋转不能被使用。 这个单元只在 Trefftz 在结构中被使用。 DAMP 材料属性不能被使用。 大旋转不能被使用。

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