从ansys中提取质量矩阵的正确性

xinglong-liu

最近需要从ansys模型中提取结构的刚度和质量矩阵，利用论坛中的方法进行了尝试，并与理论值进行了比较验证。利用弹簧单元combin14和质量单元mass21组成简单的振动模型。验证了该方法的正确性。
finish
/clear
/prep7
Et,1,combin14
Et,2,Mass21
keyopt,2,3,4

k1=100
k2=200
Mass=100

R,1,k1
R,2,k2
R,3,Mass

N,1
N,2,0.1
N,3,0.2

Type,1
real,1
E,1,2
real,2
E,2,3

Type,2
real,3
E,1
E,2
E,3

/solu
d,1,all
nsel,s,,,2,3
d,all,uy,,,,,uz
F,3,fx,50
allsel


antype,substr
!seopt,file,1,1
seopt,matrixname,2
m,all,all
/output,matrix
solve
/output
selist,matrixname,3

但是，当用beam3建立模型提取某一单元的质量矩阵时与理论值不符，但刚度矩阵正确。
finish
/clear
/CONFIG,NRES,2e4
/prep7
/title, Static, Modal, Harmonic response of a  MEMS structure
/com

L=0.01                     ! beam length
b=0.02                       ! beam width
h=0.002                       ! beam height

I=b*h**3/12               ! beam moment of inertia

E=70e9                   ! modulus  
dens=2700                 ! density

et,1,3                    ! 2-D beam element
r,1,b*h,I,h               ! beam properties
mp,ex,1,E
mp,dens,1,dens
mp,prxy,1,0.345

K,1,0,
K,2,L
LSTR,1,2

LEsize,1,,,10
Lmesh,1
nplot

/solu
d,1,ux,,,,,uy
d,2,ux,,,,,uy
allsel

antype,substr
!seopt,file,1,1
seopt,matrixname,2

esel,s,,,5
nsle,s,
m,all,UY,,,Rotz
/output,matrix
solve
/output
selist,matrixname,3

下面是根据根据beam单元理论公式，用matlab 编写的beam单元的刚度和质量矩阵数值
clear all;
%close all;
format short e
b=0.02;h=0.002;l=0.001;
dens=2700;E=70e9;
I=b*h^3/12;
A=b*h;
K=(E*I/l^3)*[12 6*l -12 6*l;
             6*l 4*l^2 -6*l 2*l^2;
             -12 -6*l 12 -6*l;
             6*l 2*l^2 -6*l 4*l^2];
M=(dens*A*l/420)*[156 22*l 54 -13*l;
                  22*l 4*l^2 13*l -3*l^2;
                  54 13*l 156 -22*l;
                  -13*l -3*l^2 -22*l 4*l^2]
不知道哪里出现错误，希望大家给与帮助！

[ 本帖最后由 xinglong-liu 于 2008-6-8 21:33 编辑 ]

16443

你这个M的计算公式种没有包含集中质量啊，而你的ansys计算种包含了集中质量。

xinglong-liu

昨天我按照ansys的beam3单元质量矩阵计算了一下，还是有些差别。ansys的beam3单元可以考虑切向变形和质量/单位长度因素。但我在ansys程序中没有定义<added mass per unit length input as ADDMAS >和<shear deflection constant>参数。
   不过我从ansys中提取单元质量矩阵进行了比较，结果一样。并且提取的刚度矩阵完全正确，这说明我用的质量，刚度矩阵提取方法是没有错误的。具体是什么原因造成的这种微小数值差别我也搞不清楚。

supermeng0516

LZ好，小弟在做关于beam3梁在ansys和matlab计算的问题，出现了一些问题，想和LZ讨论以下这方面的问题。qq:278634164。

karen0818

我也发现用beam3单元进行ansys分析 提取的刚度矩阵与有限元的理论结果是一致的，但质量矩阵就是有差别，导致我用matlab计算的结构频率 与用ansys计算的结构频率对不上。。。 楼主现在问题解决了么？？？？