ANSYS高级分析技术指南 子结构 第四章子结构 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 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/ lutiphysics, 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 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 Plate superelement Master DOF Contact elements 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 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 4ANSYS 高级分析技术指南 子结构 4-1 第四章 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