有限元分析丨质量点（下）
《ANSYS Workbench有限元分析实例详解》动力学篇P228中提到大质量法在谐响应中的应用，感兴趣可以翻一下，本文简单写一下为在sigfit中进行谐响应分析使用Workbench进行前期准备工作。
1 Workbench大质量法
使用谐响应分析模拟振动台工作时，分析振动结构的加速度响应情况，可以使用大质量法。
（1）基于连接面定义一个Point Mass，其质量至少为结构模型质量的1000000倍；
（2）大质量法安装位置不建议使用固定约束，建议使用远程位移约束把连接孔/固定位置的法向方向自由度打开；
（3）大质量法质量点的属性设置为Rigid。
2 补充知识点
2.1Remote Point设置方法
图 Remote Point插入方法
为了后续sigfit使用设置，补充一个概念远程点（Remote Point）。
Remote Point是一个抽象点，是把相关联的模型几何特征几何到空间一个点，使其具有多种边界条件。Remote Point主要体现在Remote Force、Remote Displacement、Point Mass等边界条件和对应的后处理上。主要是便于约束和载荷的施加。
图 Remote Point设置
2.2 Pinball搜索区域
默认值是All,可以定义一个半径，显示一个以远程点位置为中心的球体范围，只有当Scoping指定的范围落在Pinball球体范围内部的部分才建立约束方程。
Pinball控制可以减少形成的约束方程的数量。默认情况下在整个作用范围形成了约束方程，如指定了一个Pinball范围，仅在此范围内形成约束方程。
图 默认Pinball（左） 指定Pinball（右）
注意：① 这里Pinball的数值不能设置太小，否则会出现报错，如下图所示。
图 Warning警告
② 使用设置远程点施加远程力时，如果通过调整Pinball施加局部载荷，相比映射面和硬点等局部载荷加载方式，优点是模型网格划分依然可以使用Sweep划分，缺点是局部区域定义比较麻烦。
2.3 Rigid和Deformable区别
一般静力学分析中，属性行为建议使用默认的Deformable柔性，而在大质量法中，一定要设置为Rigid刚性，那么二者区别是什么呢？
（1）Deformable柔性，载荷作用区域产生变形，约束面无需保证为一个平面，可以减少应力集中，同经典界面的REB3命令；
（2）Rigid刚性，载荷作用区域不产生变形，始终保持原面形状，同经典界面的GERIG命令。
设置为刚性时可能会出现下图警告：
图 Warning警告
Solution中搜一下Warning，看到如下原因：
图 示意图
简单来讲，就是因为约束位置和载荷位置冲突导致的。
3 sigfit中大质量法的应用
安装座120°对称布置位于直径970mm处，共3个安装位置，与反射镜的质量相比，底座的质量更大（10e+10kg>> 148kg），仅轴向自由度打开其他方向自由度均受到约束。
图 几何和网格示意图
WB中采用大质量法进行谐响应分析，添加质量点为10e+10kg，作用位置为3个安装点，采用远程位移约束，轴向自由度打开，其他方向自由度均关闭。
3.1 设置大质量点
设置质量点，设置过程如图所示。
图 ANSYS WB2022R1版本
注意：几何结构选择为顶点时，行为不需要设置，帮助文档中显示需要额外设置，由于软件版本不同导致的。
图 帮助文档中截图
看一下帮助文档的描述：
帮助文档认为ANSYS 17.1版本后出现的错误bug，这个bug会自动选择任意灵活属性的梁，，这对我们来说是不足的，希望底座是rigid link的。
这部分我是有疑问的，Rigid行为属性设置在2.3节已经描述，这种行为属性设置不论是Rigid还是Deformable只对安装位置变形有影响，我认为这里不应算是bug。
有懂的大佬，可以后台私信聊一下。
如果真的是有bug，可以投机取巧一点，不用点，把安装位置设置成3个小面就可以改行为属性了，这样可以避免潜在bug带来的问题。
远程点插入命令流，将远程点的节点 ID 设置为变量baseid，便于后续使用。输入“baseid=_npilot”。
3.2 命名设置
为便于后续数据传递，在wb中进行命名设置
图 命名设置
3.3 模态分析command输入
进行模态分析插入ommand，输入以下命令流：
/prep7 打开预处理器；
nsel,s,,,baseid 选择远程点；
cm,base,node 将远程基节点放在一个节点组件中；
d,baseid,ux,0.0,,,,uy,rotx,roty,rotz 在除Z以外的所有方向约束基节点；
cmsel,s,Mount_Points 选择安装点；
nsel,a,,,baseid 选择baseid节点；
csys,14 激活圆柱坐标系14；
nrotat,all 将所有坐标系节点旋转到14；
cerig, baseid, all, UY, UZ 刚性连接到底座的切向和轴向自由度；
allsel 选择整个模型；
/solu 返回解决方案模块；
图 Command输入
3.4 生成.asig文件
在Solution求解中插入Command，输入：
sigout,'modes',1,,0
3.5 进行谐响应分析
输入载荷为 1g 正弦扫描生成模态响应函数。
此输出可用作在 sigfit 中指定动态负载、强制频率和阻尼的替代方法。
图 谐响应分析设置
谐响应分析时插入的命令流：
HROPT,MSUP,20,2,YES
选择2-20阶模态分析结果并打开模态响应输出函数。
注意：这里并未选择1阶模态，是因为1阶为刚体模态，希望从分析结果中排除base安装点的的运动。
再写下去就跑题了，先写到这里吧。快2千字再写下去就成裹脚布了...
参考文献
1.周炬，ANSYS Workbench有限元分析实例详解
2.尚晓江，ANSYS Workbench结构分析理论详解与高级应用
3.sigfit帮助文档
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