[新人求助]ANSYS中“自由度”的概念，作用，目的？？？？？

lanjeo

这个问题很多人问，就是没个合理的解释。作为新人，我在把这个问题提出来，希望，能得到一个满意的答案。

举例来说，对于plane53单元而言，它有8个节点，每个节点最多有4个自由度，分别为：磁矢量势的Z分量（AZ），时间积分电标量势（VOLT），电流（CURR），电动势降（EMF）。那么我就搞不懂了，自由度和节点联系在一起，这是为何？？另外，这个自由度定义是做什么用的？？到底。

后来，我在对某个单元设置关键项，命令流keyopt的时候也发现一个自由度的概念。
还是plane53单元为例，对这个单元进行关键项设置时，element degree of freedom （k1）下拉菜单有如下几项
AZ
AZ VOLT
AZ CURR
AZ CURR EMF
AZ CURR EMF COIL
AZ CURR EMF COND
我发现，如果我选了AZ项，那么我就不能进行实常数设置。那么我就想，会不会是，我选择了AZ项，就表示这个单元就包括了AZ VOLT       AZ CURR       AZ CURR EMF      AZ CURR EMF COIL
AZ CURR EMF COND 的功能？？？

望高手解答。谢谢。

cqlyj2008

回复 1# lanjeo
不是，az就是az，和其它自由度是独立的。至于你说的实常数，是要在一定的自由度下才需要设置的，具体你得看help中的解答

xingkong

自由度的概念好像由结构分析而来，呵呵，我也不十分确定，在结构分析里，一个节点，有三个平动自由度，三个转动自由度，就是说，可以向三个方向平动，也可向三个方向转动，好理解吧？，建立节点的自由度方程，分析时求解矩阵，就是得到节点的自由度解。
有限元扩展到电磁领域，把自由度的概念也带来了，就是这样，呵呵

沙隆巴斯

楼上说得都不错，想想5自由度的机床，可以加工复杂曲面，有限元也是这个道理，加上了集中不同维数的限制。

lanjeo

楼上各位的回答很好，很感谢。但是，如果在电磁领域，这个自由度的概念就有点费解了。比如说，一个单元，plane53单元而言，它有8个节点，每个节点最多有4个自由度，分别为：磁矢量势的Z分量（AZ），时间积分电标量势（VOLT），电流（CURR），电动势降（EMF）

那么是说，这个单元可以用于这4组值的求解吗？换句话说，如果某个单元，它不包含电流（CURR）自由度，那么这个单元就不能用于求解电流的计算中吗？

还有就是，自由度的概念是相当于一个未知数的概念，还是相当于一个已知量的概念？

xingkong

自由度的概念是相当于一个未知数的概念,可以这样理解。
如果某个单元，它不包含电流（CURR）自由度，那么这个单元就不能用于求解电流的计算中吗？ 这句话也对，但在某些情况下，电流可由求解出的电压值折算出来，或相反，实际上电场算的就是电压，其他是由电压折算出来的，磁场的情况复杂些，多看看书

lanjeo

回复 6# xingkong


    这么一解释，我有点开窍了。多谢了。

lanjeo

这个问题总算解决了。所谓的自由度，也叫节点自由度，可以理解为有限元分析中的唯一变量。有限元分析得到的最终解，也就是说得到的最终自由度的值也叫“基本解”，我没可以利用“基本解”得到一些我们感兴趣的其他物理量。举例说，在磁场计算中，有限元计算完后得到的是一个最终自由度的值，矢量磁势A，因为这个矢量磁势A是单元每个节点上的，因此，我们可以通过这个A得到其他物理量，比如说磁通密度B。至于如何由A得到B，我的理解是，可以用通用后处理器直接得到，再不然可以通过场计算器得到。

如有纰漏请指正。谢谢。

pangzhan27

那我想问楼主，，为什么二维分析中，只有AZ自由度，而没有AY，AX吗。如果自由度是要求解的量，那么2维情况下的自由度应该是Ax和Ay，而Az只有在三维情况下才有啊。。这个怎么解释。。

yongge

磁场应该是和电路的平面垂直的，安培定则知道吧，就是这个道理。

pangzhan27

楼上的说的对，但是磁场H和磁失势A是不一样的啊。。H是只有z分量。但是A是磁通量B取旋度啊。。这样一来A就不止只有Z分量了啊。。

hustzheng

回复 11# pangzhan27


    H有X和Y分量   A 只有Z分量