ANSYS中的參數(shù)化建模方法研究

1、機(jī)械 2008年第3期 總第35卷 設(shè)計(jì)與研究 ·21·收稿日期:2007-11-05 基金項(xiàng)目:于建偉(1981-,女,河北廊坊人,北京郵電大學(xué)碩士研究生,主要研究方向?yàn)橄到y(tǒng)辨識(shí)與智能控制技術(shù)。ANSYS 中的參數(shù)化建模方法研究于建偉,劉曉平(北京郵電大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院,北京 100876摘要:APDL 語(yǔ)言類(lèi)似FORTRAN 的解釋性語(yǔ)言,可提供一般程序語(yǔ)言的功能,并提供簡(jiǎn)單界面定制功能。以混凝土梁為例子探討了在ANSYS 中用APDL 進(jìn)行參數(shù)化建模的方法。介紹了初始化系統(tǒng)、定義參數(shù)并賦值、進(jìn)入前處理器利用參數(shù)創(chuàng)建幾何模型等創(chuàng)建參數(shù)化有限元模型的步驟,并命令了流程序。參

2、數(shù)化建模后,只需要修改參數(shù)即可完成整個(gè)模型的修改,大大提高了效率。 關(guān)鍵詞:ANSYS ;APDL ;參數(shù)化建模中圖分類(lèi)號(hào):TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-0316(200803-0021-02Parametric modeling method in ANSYSYU Jian-wei ,LIU Xiao-ping(Automation School Beijing University of Posts and Telecommunications ,Beijing 100876,China Abstract :APDL language similar to the exp

3、lanatory language FORTRAN, you can provide the function of a general programming language, and to provide a simple interface customization capabilities. For example,the concrete beams, to explore the use of ANSYS APDL parameter modeling method. Introduced a system initialization, the definition and

4、assignment parameters, the parameters of the top processors use to create geometric model parameters such as the creation of finite element model of the steps and the order flow process. After the parametric modeling, the parameters can only be amended upon completion of the model changes, greatly i

5、mproving the efficiency. Key words :ANSYS ;APDL ;parametric modeling在1956年飛機(jī)由螺旋槳式轉(zhuǎn)變?yōu)閲姎馐?為了對(duì)高速飛行的噴氣式飛機(jī)的振動(dòng)性能進(jìn)行高精度的分析,波音公司的技術(shù)人員開(kāi)發(fā)了一種劃時(shí)代的方法。這種方法是將構(gòu)成機(jī)翼的金屬板,分割成小的三角形,然后用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)式近似地描述各三角形翼板的特性。最后將三角形翼板組合起來(lái),建立描述記憶整體特性的矩陣方程式,并在計(jì)算機(jī)上加以解析。由這種方法發(fā)展成了當(dāng)今非常普及的有限元方法1。要對(duì)一個(gè)物體進(jìn)行有限元分析,首先要在有限元分析軟件中建立實(shí)體模型。然后對(duì)其進(jìn)行網(wǎng)格劃分和求解等。在現(xiàn)代社

6、會(huì)中,隨著生活節(jié)奏的加快,人們對(duì)各種事物都要求解決方法的快速性。同樣,有限元建模也不例外。由于在有限元分析軟件ANSYS 中進(jìn)行建模比較復(fù)雜,因此對(duì)于快速性建模這一要求更加迫切。在ANSYS 中進(jìn)行參數(shù)化建模,當(dāng)修改模型時(shí),只需要修改參數(shù)即可,其他并不需要改動(dòng)就可完成整個(gè)模型的修改,大大提高了模型修改的效率。1 APDL 語(yǔ)言功能簡(jiǎn)介2APDL 是ANSYS Parametric Design Language 的縮寫(xiě),即ANSYS 參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言,它是一種類(lèi)似FORTRAN 的解釋性語(yǔ)言,提供一般程序語(yǔ)言的功能,如參數(shù)、宏、標(biāo)量、向量及矩陣運(yùn)算、分支、循環(huán)、重復(fù)以及訪問(wèn)ANSYS 有限元數(shù)據(jù)

7、庫(kù)等,另外還提供簡(jiǎn)單界面定制功能,實(shí)現(xiàn)參數(shù)交互輸入、消息機(jī)制、界面驅(qū)動(dòng)和運(yùn)用應(yīng)用程序等。2 在ANSYS 中用APDL 建立模型下面通過(guò)混凝土梁的參數(shù)化建模程序,演示一·22· 設(shè)計(jì)與研究 機(jī)械2008年第3期 總第35卷個(gè)參數(shù)化有限元模型的建立過(guò)程。混凝土梁的初始參數(shù)為:L=100(混凝土梁的長(zhǎng),B=20(混凝土梁的寬,H=5(混凝土梁的厚,R=2.5(孔的半徑, X1=10(第一個(gè)孔的橫坐標(biāo),Y1=10(第一個(gè)孔的縱坐標(biāo),X2=90(第二個(gè)孔的橫坐標(biāo),Y2=10(第二個(gè)孔的縱坐標(biāo)2.1 創(chuàng)建參數(shù)化有限元模型的步驟2(1首先初始化ANSYS系統(tǒng)。一般執(zhí)行FINISH,/C

8、LEAR,/FILNAM和/TITLE等命令清除內(nèi)存,開(kāi)始新分析,指定工作文件名和標(biāo)題。(2定義參數(shù)并賦值。這是參數(shù)化創(chuàng)建幾何模型的關(guān)鍵步驟,一般必須在進(jìn)入前處理器之前把需要的幾何尺寸參數(shù)全部定義好,這樣便于管理和修改參數(shù)賦值,不會(huì)導(dǎo)致混亂。(3進(jìn)入前處理器利用參數(shù)創(chuàng)建幾何模型。注意:創(chuàng)建幾何對(duì)象時(shí)一定要利用參數(shù)名作為幾何尺寸進(jìn)行輸入,不可用參數(shù)值進(jìn)行輸入,否則幾何尺寸固定不變,就不是一個(gè)參數(shù)化建模程序;另外,盡量采用人工控制編號(hào)的方法創(chuàng)建幾何對(duì)象,并配合組件進(jìn)行操作處理,如布爾運(yùn)算、復(fù)制、移動(dòng)、鏡像等。2.2 命令流程序按上述初始化定義參數(shù)狀態(tài)下的參數(shù)化建模命令流程序:FINISH/CLEA

9、R/FILNAME,beam,0/TITLE,Beam ModelingFINISH/PREP7*SET,L,100 !混凝土梁的長(zhǎng)*SET,B,20 !混凝土梁的寬*SET,H,5 !混凝土梁的厚*SET,R,2.5 !孔的半徑*SET,X1,10 !第一個(gè)孔的橫坐標(biāo)*SET,Y1,10 !第一個(gè)孔的縱坐標(biāo)*SET,X2,90 !第二個(gè)孔的橫坐標(biāo)*SET,Y2,10 !第二個(gè)孔的縱坐標(biāo)BLOCK,0,L,0,B,0,H,CYL4,X1,Y1,R, , , ,HCYL4,X2,Y2,R, , , ,HFLST,3,2,6,ORDE,2FITEM,3,2FITEM,3,-3VSBV, 1,P51

10、X3 結(jié)束語(yǔ)本文運(yùn)用ANSYS的高級(jí)分析語(yǔ)言APDL對(duì)混凝土梁進(jìn)行參數(shù)化建模,可通過(guò)對(duì)混凝土梁的參數(shù)進(jìn)行修改,從而得到不同大小、厚度和孔的位置、大小的混凝土梁,提高了建模效率,本文對(duì)ANSYS 和APDL的學(xué)習(xí)和使用有很好的借鑒意義。參考文獻(xiàn):1劉昌祺,臧鎖海,劉執(zhí)中. CAD/CAM/CAE基礎(chǔ)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1991.2博弈創(chuàng)作室. APDL參數(shù)化有限元分析技術(shù)及其應(yīng)用實(shí)例M. 北京:中國(guó)水利水電出版社,2004.(上接第12頁(yè)性極限載荷隨缺陷半徑的變化較小,如缺陷深度為2 mm時(shí),缺陷半徑從2 mm增大到10 mm,其對(duì)應(yīng)塑性極限載荷的變化值為1.55 MPa,是無(wú)缺陷彎管塑性極限載荷的5.8%,缺陷可忽略不計(jì)。當(dāng)缺陷深度大于2 mm,極限載荷隨隨深度的增加而減小,且減小趨勢(shì)越來(lái)越明顯。3 結(jié)論(1含缺陷彎管的最大misses等效應(yīng)力發(fā)生在缺陷底部中心處,應(yīng)力集中區(qū)域較小,失效模式為局部失效。(2含點(diǎn)蝕缺陷彎管的塑性極限載荷隨缺陷半徑和深度的增大而減小。但當(dāng)缺陷深度不大于2 mm 時(shí),缺陷可忽略不計(jì)。參考文獻(xiàn):1林冠發(fā),白真全,舒欣,等. 模擬點(diǎn)蝕油氣管線鋼的拉伸性能.鋼鐵研究學(xué)報(bào)J. 2005,17(6:63-66.2王巖. 含局部減薄彎管塑性極限載荷工程計(jì)算方法研究D. 北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文,2003,5.3段志祥,沈士明.