子结构分析概念
06-13
子结构技术简介
子结构，一组单元通过保留部分自由度的静力凝聚而成的一个新单元，此新单元称为超单元。
目的：为了节省机时，提高分析效率或在计算资源有限时求解一些大规模问题，表现如下：
（1）在非线性分析中，可将模型的线性部分作为子结构，避免该部分的刚度矩阵在非线性迭代过程中多次重复计算。
（2）有重复几何形状的模型，可以将重复部分作为子结构生成超单元，通过复制生成结构的其他部分，节省大量机时。
（3）在计算机无法计算一个大规模结构问题时，可以将整个结构分为若干个子结构，最终实现对整个结构的计算。
Ansys 中，典型子结构分析过程分三步骤：生成部分，使用部分及扩展部分。
生成部分：通过定义主自由度将普通有限元凝聚为一个超单元，主自由度用于定义超单元与非超单元或者超单元与超单元之间的边界。或者说，超单元通过主自由度所属节点与其他单元（一般单元或超单元）相连接。
使用部分：将超单元与模型整体相连并进行结构分析。整个模型可以是一个超单元，可以是多个超单元，也可以是多个超单元与非超单元相连，使用部分的计算结果包括超单元的凝聚解（主自由度解）和非超单元的完全解。
扩展部分：有超单元的凝聚解扩展到整个超单元所有自由度上的完整解。如果有多个超单元，每个超单元都需要有单独的扩展计算过程。