每個超單元是通過獨立的生成過程來生成，然后通過使用過程組裝。這種方法適用于超大型的模型，分解為小的超單元便于求解。

如果對相對小一些的模型或具有統(tǒng)一的幾何外型控制和不同的結(jié)構(gòu)分析的情況，可以用一種與上述方法有一點細微差別的技術(shù)，稱之為自頂而下的子結(jié)構(gòu)分析。這種方法適于將非線性模型中線性部分（應(yīng)相對計算機系統(tǒng)大小比較適中）作成子結(jié)構(gòu)。這種做法的優(yōu)點是可以在后處理中將幾個子結(jié)構(gòu)的結(jié)果加以組合。自頂而下子結(jié)構(gòu)分析的步驟如下：

1．           首先建立整體模型，包括超單元和非超單元部分。將模型存儲在一個命名的數(shù)據(jù)庫文件中。這個整體的數(shù)據(jù)庫在后面擴展部分中還要使用。如果模型中包含非超單元部分，在使用部分中也要用到這個文件。

2．           將模型的一部分選出完成生成部分操作。因為整體模型都已經(jīng)建立了，用戶所要做的就是選擇要生成超單元部分的單元，施加載荷（目的是生成載荷向量），然后SOLVE命令生成超單元（Main Menu>Solution>-Solve-Current LS）。

3．           完成使用部分。進入PREP7，讀入整體模型數(shù)據(jù)庫并選擇非超單元部分。接下來定義超單元類型[ET，TYPE]，讀入相應(yīng)的超單元矩陣。絕大多數(shù)情況下，用戶不必擔(dān)心接觸處的結(jié)點連接，因為它們是由一個模型生成的。進入SOLUTION，定義分析類型和分析選項。在非超單元上施加載荷，讀入載荷向量（如果有的話），指定載荷步選項，并開始使用部分的求解。

4．           完成擴展部分。首先讀入整體模型，需包含所有結(jié)點和單元，然后對每個超單元做擴展，每次應(yīng)定義不同的文件名，并每次進入和退出SOLUTION。用戶可以用通用的后處理過程查看每個超單元的結(jié)果。注——使用整個數(shù)據(jù)庫文件，可以讀入多個超單元結(jié)果：

RESUME,FULL,DB

/POST1

FILE,GEN1

SET,…

FILE,GEN2

SET,…            !不清除上一個超單元的結(jié)果。

    以下給出一個自頂而下子結(jié)構(gòu)分析的輸入示例。本例假定模型有一個超單元和其他非超單元部分。

!自頂而下子結(jié)構(gòu)分析的輸入示例

!建立整體模型

/FILNAME，F(xiàn)ULL         ！文件名為FULL

/TITLE，…

/PREP7                  ！進入PREP7

——                    ！生成整體模型，包括超單元部分和非超單元

                          部分

SAVE                   ！存儲整體模型，以備（使用部分和）擴展部

                          分使用

FINISH

! 生成部分

/FILNAME，GEN         ！文件名為GEN

/SOLU                  ！進入SOLUTION

ANTYPE，SUBST       ！子結(jié)構(gòu)分析

SEOPT，GEN,…         ！子結(jié)構(gòu)分析選項

ESEL，…               ！選擇超單元部分的單元和結(jié)點

NSEL

M，…                  ！主自由度

D，…                  ！載荷。一個載荷向量將產(chǎn)生并寫入超單元矩

                         陣文件

—–                    ！載荷步選項

SOLVE                 ！開始求解——生成超單元矩陣文件GEN.SUB

—–                    ！載荷。生成第二個載荷向量（D和M可以

                         不變）

SOLVE                 ！加入第二個載荷向量。

—–                    ！重復(fù)加載和求解生成其他的載荷向量（最多

                         達到31個）。

FINISH

！使用部分

/CLEAR                ！清除數(shù)據(jù)庫

/FILNAME，USE        ！文件名為USE

RESUME，F(xiàn)FULL，DB   ！讀入整體模型數(shù)據(jù)庫

ESEL，…               ！選擇非超單元部分的單元和結(jié)點

NSEL

/PREP7

ET，…，MATRIX50      ！MATRIX50為超單元類型

TYPE，…               ！指向超單元類型

SE，GEN                !讀入超單元矩陣

EPLOT

FINISH

/SOLU                ！進入求解器

ANTYPE，…          ！分析類型和分析選項

—

D，…                ！非超單元上的載荷

—

SFE，…              ！施加超單元載荷向量

—                   ！載荷步選項

SOLVE              ！開始求解，計算非超單元完整解和超單元凝聚解。

FINISH

！擴展部分

/CLEAR              ！清除數(shù)據(jù)庫

/FILNAME，GEN     ！文件名切換到生成部分文件名

RESUME，F(xiàn)ULL，DB ！讀入整體模型數(shù)據(jù)庫

/SOLU               ！進入求解器

ANTYPE，SUBSTR

EXPASS，ON      ！激活擴展選項

EXPSOL，…         ！指定要擴展的解

SEEXP，GEN，USE  ！要擴展的超單元名

—                  ！載荷步選項（主要是輸出控制）

SOLVE              ！開始擴展部分求解。超單元完整解寫入文件

                    GEN.RST或RTH,RMG中。

FINISH

！查看超單元解

請查閱ANTYPE，SEOPT，M，ET，SETRAN，SE，EXPASS和SEEXP命令得到更加詳細的說明。

超單元嵌套

在ANSYS中一個強有力的子結(jié)構(gòu)特性就是允許嵌套：允許一個子結(jié)構(gòu)中包含另一個子結(jié)構(gòu)。也就是說，在生成超單元時，生成部分的其中一個單元可以是以前生成的超單元。

例如，有一個超單元名為PISTON，可以在生成一個名為CYLINDER的超單元，其中包含超單元PISTON。為了完成柱體及其內(nèi)部的活塞的分析，就要進行一個使用部分計算和兩個擴展部分的計算。使用部分計算超單元CYLINDER的主自由度凝聚解，第一個擴展部分計算CYLINDER的完整解和超單元PISTON的凝聚解，第二個擴展部分計算PISTON的完整解。

有預(yù)應(yīng)力的子結(jié)構(gòu)

在建模中正確的描述系統(tǒng)特性，很重要的一點就是考慮其應(yīng)力情況。應(yīng)力情況會影響剛度矩陣項的數(shù)值。前一步結(jié)構(gòu)分析的應(yīng)力情況在超單元生成部分形成剛度矩陣時會被計入。應(yīng)力剛化使得一般不能承受某種載荷的結(jié)構(gòu)加強。比如說，拉緊的繩索能夠承受法向力而松弛的繩索就不能。應(yīng)力剛化同樣可以影響同時有模態(tài)和瞬態(tài)動力問題時系統(tǒng)的響應(yīng)頻率。

有兩種不同的方法能夠生成有預(yù)應(yīng)力的子結(jié)構(gòu)。以下用方法A和方法B列出：

方法A：

1．           建立模型，定義分析類型為靜力分析（ANTYPE，Main Menu>Solution>New Analysis），施加剛化載荷。

2．           指定計算預(yù)應(yīng)力效果（PSTRES或Main Menu>Solution>Analysis Options）。

3．           開始靜力計算（SOLVE或Main Menu>Solution>-Solve-Current LS）。

4．           完成生成部分。用PSTRES命令或其等效的GUI路徑計入靜力分析的預(yù)應(yīng)力效果。（注——在靜力分析和生成部分一定要打開預(yù)應(yīng)力效果。）

5．           完成使用部分和擴展部分。

6．           查看結(jié)果。

方法B：

注——本方法不需進行整體模型的靜力計算。

1．           建模并完成生成部分。要通過將SEOPT(Main Menu>Solution>

Analysis Options)命令選項SESST設(shè)為1為應(yīng)力剛度矩陣保留空間。

2．           加載并完成靜力的使用部分。

3．           完成擴展部分并用PSTRES(Main Menu>Solution>Analysis Options)計入預(yù)應(yīng)力效果。

4．           保持預(yù)應(yīng)力效果打開進行其他的生成部分以生成新的超單元。

5．           求解新的生成部分并完成使用部分。

6．           完成擴展部分并查看結(jié)果。