火种计划1-Matlab开发有限元仿真软件（第一期2023.3.1）

2. 目录

1.ANSYS进行节点矩阵导出

 （1）节点信息文本

（2）如何导出NLIST文件

（3）NLIST文件参数含义

2.ANSYS进行单元信息导出

（1）单元信息文本

（2）如何导出ELIST文件

 （3）ELIST文件参数含义

（4）其他生成单元关联矩阵方法

1.ANSYS进行节点矩阵导出

 （1）节点信息文本

      在ANSYS软件中，NLIST文件是指包含节点（Node）信息的文本文件，其扩展名为“.n”或“.nlist”。该文件记录了在有限元分析中使用的所有节点的坐标、编号和其他相关信息。通常情况下，节点信息包括节点的三维坐标、节点编号、节点所属的单元编号等。

      该文件在有限元分析过程中扮演着重要的角色，因为在进行后处理分析时，可以通过读取NLIST文件来获取节点信息，进而用于绘制模型、计算节点应力、应变等。此外，NLIST文件还可以作为其他软件或编程语言的输入文件，以便在不同的环境中使用ANSYS模型。

（2）如何导出NLIST文件

     在ANSYS中导出NLIST文件可以通过以下步骤：

1. 打开ANSYS软件并加载模型。
2. 在主界面中选择“Solution”模块，然后在下拉菜单中选择“Analysis Settings”。
3. 在“Analysis Settings”对话框中，选择“Solution”选项卡，然后选择“Nodal Solution Output”。
4. 在“Nodal Solution Output”对话框中，选择“Write Nodal Solution Data”并设置输出文件名和路径，选择“Node”并取消勾选“Write All Node Numbers”，然后点击“OK”按钮。
5. 在ANSYS的命令窗口中输入“/post1”命令并回车，然后输入“nwrite,file='输出文件名.n'”命令并回车，即可导出NLIST文件。

      需要注意的是，在导出NLIST文件前，需要先运行有限元分析并获取节点信息。另外，在导出NLIST文件时，也可以根据具体需要设置输出节点类型、坐标系等选项

（3）NLIST文件参数含义

在ANSYS中，NLIST文件的每一行包含了一个节点的信息，通常包括以下几个字段：

node_number, x, y, z, node_type, nodal_reference_point, coordinate_system_number

下面是对每个字段的物理意义的解释：

• node_number：节点编号，通常是一个正整数，用于唯一标识每个节点；

• x：节点在X轴上的坐标，通常是一个实数，表示节点在三维空间中的位置；

• y：节点在Y轴上的坐标，与X坐标类似，通常是一个实数；

• z：节点在Z轴上的坐标，与X坐标和Y坐标类似，通常是一个实数；

• node_type：节点类型，指定节点在有限元分析中的作用，通常有以下几种类型：

  • 0：普通节点，用于定义连续体的自由度；
  • 1：位移约束节点，用于定义位移约束；
  • 2：力约束节点，用于定义力约束；
  • 3：位移和力约束节点，用于定义同时存在位移约束和力约束的节点。

• nodal_reference_point：节点参考点，指定节点的参考点，通常用于定义位移和力约束；

• coordinate_system_number：坐标系编号，指定节点所在的坐标系编号，通常用于定义局部坐标系。

需要注意的是，不同版本的ANSYS软件中，NLIST文件的格式可能会有所不同，因此在使用时需要注意查看软件文档中的具体说明。

2.ANSYS进行单元信息导出

（1）单元信息文本

      在ANSYS中，ELIST文件是一个文本文件，其中包含有限元模型中使用的元素列表。这个文件的主要作用是描述有限元模型中的所有单元，并提供有关每个单元的信息，例如单元编号、节点编号、材料属性、几何形状和边界条件等。

     ELIST文件通常由ANSYS程序自动生成，并且可以用于各种目的，例如：

1. 用于输出特定单元的信息，如节点坐标、材料属性等。

2. 用于生成与有限元模型相关的图形和动画。

3. 用于检查有限元模型的质量和准确性。

     总之，ELIST文件是ANSYS中非常重要的一个文件，它包含了有限元模型中所有单元的信息，可以帮助工程师更好地理解和分析有限元模型的性能和行为。

（2）如何导出ELIST文件

在ANSYS中导出ELIST文件很简单，只需要按照以下步骤进行操作：

1. 打开ANSYS Mechanical或ANSYS APDL软件。

2. 打开已有的有限元模型或创建一个新的模型。

3. 运行ANSYS中的“/OUTPUT,ELIST”命令或从菜单栏中选择“File” -> “Export” -> “Element List”。

4. 指定要导出的文件名和文件路径。

5. 点击“Save”按钮以保存文件。

注意事项：

1. 导出的ELIST文件只包含与有限元模型中的单元相关的信息，如节点编号、材料属性、几何形状和边界条件等。

2. 导出的ELIST文件是一个文本文件，可以使用任何文本编辑器打开和编辑。

3. 在导出ELIST文件之前，确保你已经按照要求正确设置了有限元模型中的单元类型、材料属性、几何形状和边界条件等信息。

 （3）ELIST文件参数含义

在ANSYS中，ELIST文件包含了有限元模型中所有单元的信息，其中包含了许多参数。下面是一些常见的ELIST文件参数及其含义：

1. ELEMENT TYPE：单元类型，例如SOLID186、SOLID187、SHELL181等。

2. ELEMENT ID：单元编号，从1开始。

3. NODES：节点编号，描述了每个单元所包含的节点编号。

4. MATERIAL：材料属性，例如弹性模量、泊松比、密度等。

5. SECTION ID：截面属性编号，用于描述单元截面的形状和尺寸。

6. SHELL THICKNESS：壳单元厚度，用于描述壳单元的厚度。

7. ORIENTATION ANGLE：单元方向角度，用于描述单元的方向。

8. REAL CONSTANT：实数常数，用于描述单元的特殊参数，如弹性垫片的刚度系数等。

9. ELEMENT DEACTIVATION STATUS：单元去激活状态，用于标记不需要参与计算的单元。

10. GROUP ID：单元所属的分组编号，用于方便地对单元进行分类和选择。

       总之，ELIST文件中的参数描述了有限元模型中每个单元的属性和特征，这些参数对于分析和设计有限元模型非常重要。需要注意的是，不同的单元类型可能会包含不同的参数，因此在使用ELIST文件时，需要仔细查看每个单元类型的参数列表。

（4）其他生成单元关联矩阵方法

      在ANSYS中，可以使用下列步骤导出单元关联矩阵：

1. 创建有限元模型，并保存为ANSYS数据库文件（例如：*.db文件）。

2. 进入ANSYS Mechanical APDL（ANSYS经典界面），并输入下列命令：

/output,macro 
/prep7 
*get,nnode,node,0,count !获取节点总数 
*get,nelem,elem,0,count !获取单元总数 
nnum=0 !初始化节点编号 
open,matrix,,txt !创建文本文件用于存储单元关联矩阵 
do j=1,nelem type,elem,j !获取单元类型 
nnodes=get,node,elem(j),num,node !获取单元节点编号 
nnum=nnum+1 !更新节点编号 
write,matrix,1,nnum,(nnodes(k),k=1,nnodes(0)) !将单元关联矩阵写入文件 
enddo close,matrix !关闭文本文件

       运行上述命令后，系统将自动在当前工作目录下创建一个名为“MATRIX”的文本文件，该文件包含所有单元的节点编号和位置关系，即单元关联矩阵。

       需要注意的是，上述命令可以根据具体的有限元模型进行修改和调整，以适应不同的需求。此外，导出的单元关联矩阵通常是以文本文件形式存储，需要使用特定的软件或程序进行解析和处理。在使用单元关联矩阵时，应该先了解文件格式和内容，确保正确地读取和使用文件中的信息。

3.ANSYS进行边界条件导出

4.Matlab基础命令

5.Matlab源码

  部分matlab源码如下，采用了大数法求解

clc
clear all
nodes=load('ELIST.lis');
nodes=nodes(:,7:9);%单元关联矩阵
xy=load('NLIST.lis');
xy=xy(:,2:3);%节点坐标
BCv=load('DLIST.lis');%第一类边界节点及其数值
NE=length(nodes(:,1));%剖分单元总数
NNode=length(xy(:,1));%节点总数
NBC=length(BCv(:,1));
epsilon=2*8.854e-12;%介电常数
KK=sparse(NNode,NNode);
F=zeros(NNode,1);
tic
for iel=1:NEnd1=nodes(iel,1);nd2=nodes(iel,2);nd3=nodes(iel,3);x1=xy(nd1,1);y1=xy(nd1,2);x2=xy(nd2,1);y2=xy(nd2,2);x3=xy(nd3,1);y3=xy(nd3,2);b=zeros(1,3);c=zeros(1,3);b(1,1)=y2-y3;c(1,1)=x3-x2;b(1,2)=y3-y1;c(1,2)=x1-x3;b(1,3)=y1-y2;c(1,3)=x2-x1;Ae=0.5*(b(1,1)*c(1,2)-b(1,2)*c(1,1));ke=zeros(3,3);for i=1:3for j=1:3ke(i,j)=epsilon/Ae/4*(b(1,i)*b(1,j)+c(1,i)*c(1,j));endendfor i=1:3for j=1:3ii=nodes(iel,i);jj=nodes(iel,j);KK(ii,jj)=KK(ii,jj)+ke(i,j);endend
end
toc
CST=max(max(KK))*1.0e15;
for ib=1:NBCbcnode=BCv(ib,1);%边界节点序号bcval=BCv(ib,2);%边界条件数值KK(bcnode,bcnode)=KK(bcnode,bcnode)+CST;F(bcnode,1)=CST*bcval;
end
fsol=KK\F;%求解

补充：

解释1：

 解释2：

解释3：