ansys分析技巧總結(jié)

PAGEPAGE1ANSYS分析技巧目錄TOC\o"1-1"\h\z1 如何得到徑向和周向的計算結(jié)果? 32 如何定制Beam188/189單元的用戶化截面 33 如何加快計算速度 34 如何考慮結(jié)構(gòu)分析中的重力 45 如何使用用戶定義用戶自定義矩陣 56 如何提取模態(tài)質(zhì)量 57 ANSYS的幾種動畫模式 78 如何正確理解ANSYS的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系 99 為什么在用BEAM188和189單元劃分單元時會有許多額外的節(jié)點(diǎn)？可不可以將它們刪除？ 1010 ANSYS查詢函數(shù)（InquiryFunction） 1011 用ANSYS分析過整個橋梁施工過程 1412 用單元死活模擬澆鑄過程中的溫度分布 1513 在ANSYS5.6中如何施加函數(shù)變化的表面載荷 1814 在ANSYS中怎樣給面施加一個非零的法向位移約束? 1915 在任意面施加任意方向任意變化的壓力 2016 ANSYS是否具有混合分網(wǎng)的功能？ 2117 膜元Shell41是否能作大變形分析？ 2218 耦合及約束方程講座二、約束方程 2219 耦合及約束方程講座一、耦合 2320 巧用ANSYS的Toolbar 2521 利用ANSYS隨機(jī)振動分析功能實(shí)現(xiàn)隨機(jī)疲勞分析 2622 應(yīng)用ANSYS軟件進(jìn)行鋼板彈簧精益設(shè)計 2823 機(jī)器人結(jié)構(gòu)的優(yōu)化分析 3324 用ANSYS做預(yù)應(yīng)力混凝土分析 3825 將ANSYS作為子程序調(diào)用 3926 ANSYS的SOLID65混凝土單元 4027 ANSYS與FORTRAN的相互調(diào)用 4128 ANSYS中混凝土的計算問題 43如何得到徑向和周向的計算結(jié)果?在圓周對稱結(jié)構(gòu)中，如圓環(huán)結(jié)構(gòu)承受圓周均布壓力。要得到周向及徑向位移，可在后處理/POST1中，通過菜單GeneralPostproc>OptionsforOutp>Rsys>Globalcylindric或命令Rsys,1將結(jié)果坐標(biāo)系轉(zhuǎn)為極坐標(biāo)，則X方向位移即為徑向位移，Y向位移即為周向位移。如何定制Beam188/189單元的用戶化截面ANSYS提供了幾種通用截面供用戶選用，但有時不能滿足用戶的特殊需求。為此，ANSYS提供了用戶創(chuàng)建截面（庫）的方法。如果你需要創(chuàng)建一個非通用橫截面，必須創(chuàng)建一個用戶網(wǎng)格文件。具體方法是，首先創(chuàng)建一個2-D實(shí)體模型，然后利用SECWRITE命令將其保存(MainMenu>Preprocessor>Sections>-Beam-WriteSecMesh)。該過程的細(xì)節(jié)如下：1. 創(chuàng)建截面的幾何模型（二維面模型）。2. 對所有線設(shè)置單元份數(shù)或者單元最大尺寸(MainMenu>Preprocessor>-Meshing-SizeCntrls>-Lines-PickedLines或使用MeshTool)。記?。罕ＷC模型中的區(qū)格（cell）數(shù)目不能超過250個。3. 選擇菜單MainMenu>Preprocessor>Sections>-Beam-WriteSecMesh，彈出一個拾取窗口，單擊PickAll拾取包含區(qū)格的所有面。4. ANSYS自動在所有面上創(chuàng)建區(qū)格。在劃分網(wǎng)格時，ANSYS可能顯示單元形狀差的消息，也可以被忽略不顯示，但是總能看到一條消息"Unabletomesharea"。如果已經(jīng)完成上述工作，你清除所有面上的單元(MainMenu>Preprocessor>-Meshing-Clear>Areas)，并重復(fù)第2、3、4步，即必須重新控制網(wǎng)格密度。5. 如果第4步成功則彈出WriteSectionLibraryFile對話框，F(xiàn)ileName域填入一個未用過SECT文件名，Drives域指定一個截面文件存放驅(qū)動器，Directories域指定一個截面文件存放目錄，然后單擊按鈕OK，完成用戶截面文件建立。如果在第3步中給線指定太多單元份數(shù)，區(qū)格和節(jié)點(diǎn)的數(shù)目可能超過限制范圍，必須清除所有面上的單元2~4步，直到獲得合適數(shù)量的區(qū)格和節(jié)點(diǎn)。一旦完成上述工作，用戶可以在以后分析中讀取用戶網(wǎng)格文件(MainMenu>Preprocessor>Sections>-Beam-ReadSectMesh)，定義成適當(dāng)?shù)慕孛鍵D號，就與通用梁完全一致。要想檢查用戶截面，只要繪制截面（網(wǎng)格）圖（MainMenu>Preprocessor>Sections>PlotSection）或者列表截面屬性（MainMenu>Preprocessor>Sections>ListSections）。如何加快計算速度在大規(guī)模結(jié)構(gòu)計算中，計算速度是一個非常重要的問題。下面就如何提高計算速度作一些建議：1. 充分利用ANSYSMAP分網(wǎng)和SWEEP分網(wǎng)技術(shù)，盡可能獲得六面體網(wǎng)格，這一方面減小解題規(guī)模，另一方面提高計算精度。2. 在生成四面體網(wǎng)格時，用四面體單元而不要用退化的四面體單元。比如95號單元有20節(jié)點(diǎn)，可以退化為10節(jié)點(diǎn)四面體單元，而92號單元為10節(jié)點(diǎn)單元，在此情況下用92號單元將優(yōu)于95號單元。3. 選擇正確的求解器。對大規(guī)模問題，建議采用PCG法。此法比波前法計算速度要快10倍以上（前提是您的計算機(jī)內(nèi)存較大）。對于工程問題，可將ANSYS缺省的求解精度從1E-8改為1E-4或1E-5即可。如何考慮結(jié)構(gòu)分析中的重力在結(jié)構(gòu)分析中，如何模擬結(jié)構(gòu)自重和設(shè)備重量是一個經(jīng)常遇到的問題，對于結(jié)構(gòu)自重有兩點(diǎn)要注意：1．在材料性質(zhì)中輸入密度，如果不輸入密度，則將不會產(chǎn)生重力效果。2．因?yàn)锳NSYS將重力以慣性力的方式施加，所以在輸入加速度時，其方向應(yīng)與實(shí)際的方向相反。對于結(jié)構(gòu)上的設(shè)備重量可以用MASS21單元來模擬，該單元為一個空間"點(diǎn)"單元。設(shè)備重量可通過單元實(shí)常數(shù)來輸入。下面附上一個小例子（設(shè)重力方向向下）。/prep7et,1,42et,2,21r,2,10,10,10mp,ex,1,2e5mp,nuxy,1,0.3mp,dens,1,1rect,,10,,1esize,.5amesh,alltype,2real,2e,node(5,1,0)fini/dk,1,dk,2,uy,acel,,10solvefini/post1plnsol,u,sum,2如何使用用戶定義用戶自定義矩陣Matrix27用戶定義用戶自定義矩陣，由單元選項(xiàng)控制定義質(zhì)量、剛度或阻尼矩陣，你只要在同一組接點(diǎn)，分別定義三次MATRIX27單元（KEYOPT（2）分別為2，4，5）即可，然后在定義實(shí)常數(shù)時，分別定義三種單元對應(yīng)的質(zhì)量、剛度、阻尼矩陣系數(shù)。如何提取模態(tài)質(zhì)量模態(tài)分析過程中打開振型型則化開關(guān)(MODOPT命令的Nrmkey設(shè)置為ON)，ANSYS程序?qū)⒆詣訉⒚侩A模態(tài)的最大位移單位化，就可以提取模態(tài)質(zhì)量。計算方法如下：1、利用SSUM對ETABLE動能數(shù)據(jù)求和獲得結(jié)構(gòu)總動能(）；2、將結(jié)構(gòu)總動能除以得到，其中是系統(tǒng)的角頻率。下面是《ANSYSVerificationManual》中VM89.DAT稍加修改后提取模態(tài)質(zhì)量的例子：/PREP7/TITLE,VM89,NATURALFREQUENCIESOFATWO-MASS-SPRINGSYSTEMC***VIBRATIONTHEORYANDAPPLICATIONS,THOMSON,2NDPRINTING,PAGE163,EX6.2-2ET,1,COMBIN14,,,2ET,2,MASS21,,,4R,1,200!SPRINGCONSTANT=200R,2,800!SPRINGCONSTANT=800R,3,.5!MASS=.5R,4,1!MASS=1N,1N,4,1FILLE,1,2!SPRINGELEMENT(TYPE,1)ANDK=200(REAL,1)TYPE,2REAL,3E,2!MASSELEMENT(TYPE,2)ANDMASS=.5(REAL,3)TYPE,1REAL,2E,2,3!SPRINGELEMENT(TYPE,1)ANDK=800(REAL,2)TYPE,2REAL,4E,3!MASSELEMENT(TYPE,2)ANDMASS=1(REAL,4)TYPE,1REAL,1E,3,4!SPRINGELEMENT(TYPE,1)ANDK=200(REAL,1)M,2,UX,3OUTPR,BASIC,1D,1,UY,,,4D,1,UX,,,4,3FINISH/SOLUANTYPE,MODALMODOPT,subspa,2,,,2,ONMXPAND,2,,,YESSOLVEFINISH/post1set,1,1etabl,kene,kenessum*get,keneval1,ssum,,item,kene*get,freqval1,mode,1,freqeigen1=(2*3.14159*freqval1)**2pmass1=2*keneval1/eigen1set,1,2etabl,kene,kenessum*get,keneval2,ssum,,item,kene*get,freqval2,mode,2,freqeigen2=(2*3.14159*freqval2)**2pmass2=2*keneval2/eigen2finishANSYS的幾種動畫模式Q:ANSYS中有好幾種動畫模式，但并非同時可用。那么有哪幾種類型，何時可用呢？A:ANSYS中有四種動畫模式：Bitmap，AVI，DisplayList，Pixmap。該種模式是否可用取決于運(yùn)行環(huán)境是UINX還是PC,以及是使用二維還是三維顯示設(shè)備?？梢酝ㄟ^選擇菜單UtilityMenu>PlotCtrls>DeviceOptions(或鍵入適當(dāng)?shù)拿?來制作動畫。下面是該命令選項(xiàng)的小結(jié)：二維顯示設(shè)備的PC：Bitmap（命令－/device,anim,bmp）AVI（命令－/device,anim,avi）三維顯示設(shè)備的PC：Bitmap（命令－/dv3d,anim,1）AVI（命令－/dv3d,anim,2）DisplayList（命令－/dv3d,anim,0）二維顯示設(shè)備的UNIX：Pixmap（缺省，無相應(yīng)命令）三維顯示設(shè)備的UNIX：Pixmap（命令－/dv3d,anim,1）DisplayList（命令－/dv3d,anim,0）Q:這些動畫模式的區(qū)別是什么？A:DisplayList選項(xiàng)（三維設(shè)備可用）與其他方式的不同在于：DisplayList允許在播放動畫的過程中對模型進(jìn)行動態(tài)操作（如放大縮小等），而其它模式不能；播放器不同：Bitmap，DisplayList，Pixmap動畫模式在ANSYS圖形窗口進(jìn)行播放，可以通過ANSYS動畫控制器面板控制動畫；AVI（只在PC上）用WINDOWS媒體播放器播放。需注意在ANSYS5.5中缺省的動畫模式為AVI，播放器為媒體播放器。而在ANSYS5.6中二維設(shè)備的缺省動畫模式為Bitmap，三維設(shè)備的缺省動畫模式為DisplayList，動畫在ANSYS圖形窗口播放。Q:如何存儲在ANSYS中創(chuàng)建的動畫？A:對于PC環(huán)境，Bitmap或AVI模式的動畫會自動存儲為jobname.avi（jobname是你指定的分析名稱）。DisplayList動畫在PC上不會自動存儲，必須通過菜單UtilityMenu>PlotCtrls>Animate>SaveAnimation指定存儲，典型格式為jobname.anim。對于UNIX環(huán)境，Pixmap及DisplayList都只能按ANSYS指定的格式進(jìn)行存儲，方法同上。Q:A用Bitmap模式存儲的.avi文件與用AVI模式存儲的.avi文件有何不同？A:Bitmap模式的文件比AVI模式的文件要小，因?yàn)椴捎肂itmap模式存儲的.avi文件不包括回放的畫面，它在ANSYS動畫控制器中播放，可以向前或向后顯示。而WINDOWS媒體播放器沒有forward/backward選項(xiàng)，回放的畫面必須包括在AVI動畫文件中，因此文件較大。Q:UNIX上制作的動畫能否在PC上播放？A:可以。可以使用ANSYSANIMATE程序（ANIMATE.exe）在PC上播放.anim或.avi文件。還可以將.anim文件轉(zhuǎn)變?yōu)?avi文件。所有的ANSYS產(chǎn)品都提供ANIMATE程序，該程序位于ANSYS安裝盤的根目錄中。Q:ANIMATE是否能讀入所有的動畫文件？A:不能。ANIMATE程序接受UNIX上的Pixmap模式的.anim文件或PC上的Bitmap或AVI模式的.avi文件。如何正確理解ANSYS的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系用以確定節(jié)點(diǎn)的每個自由度的方向，每個節(jié)點(diǎn)都有其自己的坐標(biāo)系，在缺省狀態(tài)下，不管用戶在什么坐標(biāo)系下建立的有限元模型，節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系都是與總體笛卡爾坐標(biāo)系平行。有限元分析中的很多相關(guān)量都是在節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系下解釋的，這些量包括：輸入數(shù)據(jù)：1自由度常數(shù)2力3主自由度4耦合節(jié)點(diǎn)5約束方程等輸出數(shù)據(jù)：1節(jié)點(diǎn)自由度結(jié)果2節(jié)點(diǎn)載荷3反作用載荷等但實(shí)際情況是，在很多分析中，自由度的方向并不總是與總體笛卡爾坐標(biāo)系平行，比如有時需要用柱坐標(biāo)系、有時需要用球坐標(biāo)系等等，這些情況下，可以利用ANSYS的"旋轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系"的功能來實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系的變化，使其變換到我們需要的坐標(biāo)系下。具體操作可參見ANSYS聯(lián)機(jī)幫助手冊中的"分析過程指導(dǎo)手冊->建模與分網(wǎng)指南->坐標(biāo)系->節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系"中說明的步驟實(shí)現(xiàn)。為什么在用BEAM188和189單元劃分單元時會有許多額外的節(jié)點(diǎn)？可不可以將它們刪除？BEAM188和189是ANSYS從5.5版本開始起增加的新的梁單元，它的最大特點(diǎn)是支持梁截面形狀顯示，可以考慮剪切變形和翹曲，同時也支持大轉(zhuǎn)動和大應(yīng)變等非線性行為，而且也可以直接顯示梁截面上的應(yīng)力和變形。在用BEAM188和189建模時必須先定義截面形狀，而且必須指定一個方向點(diǎn)，在形成的每個梁單元中都會生成一個方向節(jié)點(diǎn)（即額外節(jié)點(diǎn)），它是梁單元的組成部分，所以不能被刪除。ANSYS查詢函數(shù)（InquiryFunction）在ANSYS操作過程或條件語句中，常常需要知道有關(guān)模型的許多參數(shù)值，如選擇集中的單元數(shù)、節(jié)點(diǎn)數(shù)，最大節(jié)點(diǎn)號等。此時，一般可通過*GET命令來獲得這些參數(shù)?，F(xiàn)在，對于此類問題，我們有了一個更為方便的選擇，那就是查詢函數(shù)-InquiryFunction。InquiryFunction類似于ANSYS的*GET命令，它訪問ANSYS數(shù)據(jù)庫并返回要查詢的數(shù)值，方便后續(xù)使用。ANSYS每執(zhí)行一次查詢函數(shù)，便查詢一次數(shù)據(jù)庫，并用查詢值替代該查詢函數(shù)。假如你想獲得當(dāng)前所選擇的單元數(shù)，并把它作為*DO循環(huán)的上界。傳統(tǒng)的方法是使用*GET命令來獲得所選擇的單元數(shù)并把它賦給一個變量，則此變量可以作為*DO循環(huán)的上界來確定循環(huán)的次數(shù)*get,ELMAX,elem,,count*do,I,1,ELMAX……*enddo現(xiàn)在你可以使用查詢函數(shù)來完成這件事，把查詢函數(shù)直接放在*DO循環(huán)內(nèi)，它就可以提供所選擇的單元數(shù)*do,I,ELMIQR(0,13)……*enddo這里的ELMIQR并不是一個數(shù)組，而是一個查詢函數(shù)，它返回的是現(xiàn)在所選擇的單元數(shù)。括弧內(nèi)的數(shù)是用來確定查詢函數(shù)的返回值的。第一個數(shù)是用來標(biāo)識你所想查詢的特定實(shí)體（如單元、節(jié)點(diǎn)、線、面號等等），括弧內(nèi)的第二個數(shù)是用來確定查詢函數(shù)返回值的類型的（如選擇狀態(tài)、實(shí)體數(shù)量等）。同本例一樣，通常查詢函數(shù)有兩個變量，但也有一些查詢函數(shù)只有一個變量，而有的卻有三個變量。查詢函數(shù)的種類和數(shù)量很多，下面是一些常用、方便而快速快捷的查詢函數(shù)1AREA-arinqr(areaid,key)areaid-查詢的面，對于key=12,13,14可取為0；key-標(biāo)識關(guān)于areaidr的返回信息=1，選擇狀態(tài)=12，定義的數(shù)目=13，選擇的數(shù)目=14，定義的最大數(shù)=-1，材料號=-2，單元類型=-3，實(shí)常數(shù)=-4，節(jié)點(diǎn)數(shù)=-6，單元數(shù)…arinqr(areaid,key)的返回值對于key=1=0,areaid未定義=-1，areaid未被選擇=1，areaid被選擇…2KEYPOINTS-kpinqr(kpid,key)kpid-查詢的關(guān)鍵點(diǎn)，對于key=12,13,14為0key-標(biāo)識關(guān)于kpid的返回信息=1，選擇狀態(tài)=12，定義的數(shù)目=13，選擇的數(shù)目=14，定義的最大數(shù)目=-1，數(shù)料號=-2，單元類型=-3，實(shí)常數(shù)=-4，節(jié)點(diǎn)數(shù)，如果已分網(wǎng)=-7，單元數(shù)，如果已分網(wǎng)kpinqr(kpid,key)的返回值對于key=1=-1,未選擇=0，未定義=1，選擇3LINE-lsinqr(lsid,key)lsid-查詢的線段，對于key=12,13,14為0key-標(biāo)識關(guān)于lsid的返回信息=1，選擇狀態(tài)=2,長度=12，定義的數(shù)目=13，選擇的數(shù)目=14，定義的最大數(shù)=-1，材料號=-2，單元類型=-3，實(shí)常數(shù)=-4，節(jié)點(diǎn)數(shù)=-6，單元數(shù)…4NODE-ndinqr(node,key)node-節(jié)點(diǎn)號，對于key=12,13,14為0key-標(biāo)識關(guān)于node的返回信息=1，選擇狀態(tài)=12，定義的數(shù)目=13，選擇的數(shù)目=14，定義的最大數(shù)=-2，超單元標(biāo)記=-3，主自由度=-4，激活的自由度=-5，附著的實(shí)體模型ndinqr(node,key)的返回值對于key=1=-1,未選擇=0，未定義=1，選擇5VOLUMES-vlinqr(vnmi,key)vnmi-查詢的體，對于key=12,13,14為0key-標(biāo)識關(guān)于vnmi的返回信息=1，選擇狀態(tài)=12，定義的數(shù)目=13，選擇的數(shù)目=14，定義的最大數(shù)目=-1，數(shù)料號=-2，單元類型=-3，實(shí)常數(shù)=-4，節(jié)點(diǎn)數(shù)=-6，單元數(shù)=-8，單元形狀=-9，中節(jié)點(diǎn)單元=-10，單元坐標(biāo)系vlinqr(vnmi,key)的返回值對于key=1=-1,未選擇=0，未定義=1，選擇用ANSYS分析過整個橋梁施工過程Imustbuildthewholemodelandkilltheelementsthatdon'ttakepartintheanalysisofcertainerectionstage,soithinkthemultiplestepsisnotausefulwaytosolvetheproblem【在whf(孤獨(dú)客)的大作中提到:】:【在flutter(flutter)的大作中提到:】::現(xiàn)在正在算一座橋梁的靜力計算，由于要考慮施工過程。::要分成多個施工階段計算，以確保施工過程中的位置真確，::而且做下一個施工階段時要讀入上一個施工階段的內(nèi)力和位移狀態(tài)，::有一種方法就是用APDL讀出上一個施工階段的內(nèi)力和位移，在加到::下一個施工階段的模型中，作為初內(nèi)力和初位移，不過難度很大。::好像單元的生死也不行。::不知道ANSYS中的那個RESTART選項(xiàng)可以讀入上一次分析的內(nèi)力（是施工階段的）::哪位ANSYS高手用ANSYS分析過整個橋梁施工過程的請RE一下.::Youmaytrytoutilizemultiplestepsandsetoneloadcaseastep.Meanwhile,largedeformationeffectsoptionis用單元死活模擬澆鑄過程中的溫度分布要想對澆鑄過程的溫度場進(jìn)行分析,必須熟悉下面兩個方面的內(nèi)容：1.瞬態(tài)溫度場的分析,2.單元死活的應(yīng)用。瞬態(tài)溫度場分析：在進(jìn)行瞬態(tài)溫度分析時,我們常遇到的一個問題是溫度結(jié)果明顯不合理，:計算得到的溫度高于給定的最高溫度或低于給定的最低溫度。造成這種結(jié)果的原因有兩個：1、單元不合理，網(wǎng)格太大。2、時間積分方法不恰當(dāng)。針對上述兩個原因，我們采取的措施是：1、細(xì)劃網(wǎng)格。2、選擇向后積分法（THETA=1）。單元死活：應(yīng)用單元死活進(jìn)行分析時,需要用到多個載荷步。在不同的載荷步之間單元的死活狀態(tài)不同,ANSYS的通用動畫生成工具生成的動畫無法表現(xiàn)單元狀態(tài)隨時間的變化,因此必須使用ANSYS的DISPLAYUtility來生成能夠表現(xiàn)單元死活狀態(tài)的動畫。下面是一個簡單的模擬澆鑄過程的例子，環(huán)境溫度為70，澆鑄溫度為600，計算結(jié)果應(yīng)是：最低溫度不低于70，最高溫度不高于600。如果我們劃分的網(wǎng)格不適當(dāng)，則會出現(xiàn)最低溫度低于70或最高溫度高于600的情況，因此必須細(xì)劃網(wǎng)格并選擇THETA=1。計算完成后使用ANSYS的DISPLAYUtility來生成動畫文件。fini/cle/prep7et,1,55et,2,55KXX,1,1.99/3600DENS,1,0.00073C,1,0.100KXX,2,7.38E-6DENS,2,9.35E-5c,2,1k,1,-.5,-.5k,4,6,-.5k,12k,13,5.5k,21,-.5,6k,22,,6k,23,5.5,6k,24,6,6a,12,13,23,22a,1,12,22,21a,1,4,13,12a,4,24,23,13lsel,s,,,5,6lsel,a,,,9,11,2lesize,all,,,8lsel,alllesize,all,,,20asel,s,,,1aatt,2,2,2asel,allamesh,allfini/soluantype,tran!solc,ontimint,offlsel,s,,,7,8lsel,a,,,10nsll,ssf,all,conv,100,70esel,s,type,,2nropt,fullekill,allallstunif,100time,1outres,all,allsolvedtop=0tim=1delt=.05timint,ontintp,,,,1*do,ii,1,20ddele,all,tempesel,s,type,,2nsle,stim=tim+delttime,timdtop=dtop+.3nsel,r,loc,y,0,dtopesln,s,1ealive,allnsel,r,loc,y,dtopesln,snsle,s,1d,all,temp,600esel,s,nalleallsolve*enddofini/show,tmpplt,f33/post1dtop=0*do,ii,2,21set,iidtop=dtop+.3nsel,r,loc,y,0,dtopesln,s,1esel,a,type,,1nallplns,temp*enddo在ANSYS5.6中如何施加函數(shù)變化的表面載荷ANSYS5.7版本具有函數(shù)加載功能，可以很方便地在模型表面施加函數(shù)變化的各種載荷，在ANSYS5.6版本中，也可以通過變通的方式來實(shí)現(xiàn)此功能，其思路是：首先選定所要施加函數(shù)變化表面載荷的表面上的節(jié)點(diǎn)，利用ANSYS的參數(shù)數(shù)組和嵌入函數(shù)知識寫一簡單的命令流，定義好相應(yīng)節(jié)點(diǎn)位置的面載荷值，然后通過在節(jié)點(diǎn)上施加面載荷來完成。下面以在一圓柱表面施加函數(shù)變化載荷為例：/prep7et,1,45cyl4,,,0.5,,,,3vsweep,asel,s,loc,y,0.01,1nsla!*get,nmax,node,,num,max,*get,nmin,node,,num,min,*afun,deg*dim,t1,array,nmax,1,1,csys,1*do,k,nmin,nmax*if,nsel(k),eq,1,thent1(k)=1000*sin(ny(k))*elset1(k)=0*endif*enddo!sffun,pres,t1(1)sf,all,pres,0在ANSYS中怎樣給面施加一個非零的法向位移約束?給面施加非零的法向位移約束的過程如下:1)在面上施加一個對稱約束條件(DA,2,SYMM)2)將實(shí)體模型上的載荷傳遞到有限元模型(SBCTRAN)3)選擇需要施加約束條件的面(ASEL,S,,,2)4)選擇附在面上的節(jié)點(diǎn)(NSLA,S,1)5)創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)組元(CM,AREA2_N,NODE)6)刪除面上的對稱約束條件(DADELE,2,SYMM)7)刪除節(jié)點(diǎn)上的零位移約束(DDELE,AREA2_N,UY)8)在節(jié)點(diǎn)組元上施加一個非零的法向位移約束(D,AREA2_N,UY,.05)9)圖示節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證約束是否正確(NPLOT)在任意面施加任意方向任意變化的壓力在某些特殊的應(yīng)用場合，可能需要在結(jié)構(gòu)件的某個面上施加某個坐標(biāo)方向的隨坐標(biāo)位置變化的壓力載荷，當(dāng)然，這在一定程度上可以通過ANSYS表面效應(yīng)單元實(shí)現(xiàn)。如果利用ANSYS的參數(shù)化設(shè)計語言，也可以非常完美地實(shí)現(xiàn)此功能，下面通過一個小例子描述此方法。!!!!!!在執(zhí)行如下加載命令之前,請務(wù)必用選擇命令asel將需要加載的幾何面選擇出來!!!finish/prep7et,500,shell63press=100e6amesh,allesla,snsla,s,1!如果載荷的反向是一個特殊坐標(biāo)系的方向,可在此建立局部坐標(biāo)系,并將!所有節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系旋轉(zhuǎn)到局部坐標(biāo)系下.*get,enmax,elem,,num,maxdofsel,s,fx,fy,fzfcum,add!!!將力的施加方式設(shè)置為"累加",而不是缺省的"替代"*do,i,1,enmax*if,esel(i),eq,1,then*get,ae,elem,i,area!此命令用單元真實(shí)面積，如用投影面積，請用下幾條命令!*get,ae,elem,i,aproj,x!此命令用單元X投影面積，如用真實(shí)面積，請用上一條命令!*get,ae,elem,i,aproj,y!此命令用單元Y投影面積!*get,ae,elem,i,aproj,z!此命令用單元Z投影面積xe=centrx(i)!單元中心X坐標(biāo)(用于求解壓力值)ye=centry(i)!單元中心Y坐標(biāo)(用于求解壓力值)ze=centrz(i)!單元中心Z坐標(biāo)(用于求解壓力值)!下面輸入壓力隨坐標(biāo)變化的公式,本例的壓力隨X和Y坐標(biāo)線性變化.p_e=(xe-10)*press+(ye-5)*pressf_tot=p_e*aeesel,s,elem,,insle,s,corner*get,nn,node,,countf_n=f_tot/nn*do,j,1,nnf,nelem(i,j),fx,f_n!壓力的作用方向?yàn)閄方向!f,nelem(i,j),fy,f_n!壓力的作用方向?yàn)閅方向!f,nelem(i,j),fz,f_n!壓力的作用方向?yàn)閆方向*enddo*endifesla,s*enddoaclear,allfcum,repl!!!將力的施加方式還原為缺省的"替代"dofsel,allallselANSYS是否具有混合分網(wǎng)的功能？ANSYS具有混合網(wǎng)格剖分的功能。例如兩個粘在一起的面，可以對一個面進(jìn)行三角形劃分，再對另一個面進(jìn)行四邊形劃分。過程見下列命令：/et,1,42rect,,1,,1rect,1,2,,1aglue,allmshape,0,2damesh,1mshape,1,2damesh,3膜元Shell41是否能作大變形分析？膜元Shell41可以用于大變形分析。但是膜元shell41在處理大變形問題時必須采用三角形單元，因?yàn)樗倪呅螁卧獣a(chǎn)生蹺曲（warping），所以在劃分網(wǎng)格時請選Tri。耦合及約束方程講座二、約束方程約束方程提供了比耦合更通用的聯(lián)系自由度的方法。有如下形式：這里U（I）是自由度，N是方程中項(xiàng)的編號。如何生成約束方程1. 直接生成約束方程o 直接生成約束方程：命令：CEGUI:MainMenu>Preprocessor>Coupling/Ceqn>ConstraintEqn下面為一個典型的約束方程應(yīng)用的例子，力矩的傳遞是由BEAM3單元與PLANE42單元（PLANE42單元無平面轉(zhuǎn)動自由度）的連接來完成的：圖12-1建立旋轉(zhuǎn)和平移自由度的關(guān)系如果不用約束方程則節(jié)點(diǎn)2處表現(xiàn)為一個鉸鏈。下述方法可在梁和平面應(yīng)力單元之間傳遞力矩，自由度之間滿足下面的約束方程：ROTZ2=(UY3-UY1)/100=UY3-UY1-10*ROTZ2相應(yīng)的ANSYS命令為：CE,1,0,3,UY,1,1,UY,-1,2,ROTZ,-10o 修改約束方程在PREP7或SOLUTION中修改約束方程中的常數(shù)項(xiàng)：命令：CECMODGUI:MainMenu>Preprocessor>Coupling/Ceqn>ModifyConstrEqnMainMenu>Preprocessor>Loads>Other>ModifyConstrEqnMainMenu>Solution>Other>ModifyConstrEqn如果要修改約束方程中的其它項(xiàng)，必須在求解前在PREP7中用使CE命令（或相應(yīng)GUI途徑）。2. 自動生成約束方程o 生成剛性區(qū)域CERIG命令通過寫約束方程定義一個剛性區(qū)域。通過連接一主節(jié)點(diǎn)到許多從節(jié)點(diǎn)來定義剛性區(qū)。（此操作中的主自由度與減縮自由度分析的主自由度是不同的）命令：CERIGGUI:MainMenu>Preprocessor>Coupling/Ceqn>RigidRegion將CERIG命令的Ldof設(shè)置為ALL（缺?。瞬僮鲗槊繉ΧS空間的約束節(jié)點(diǎn)生成三個方程。這三個方程在總體笛卡爾空間確定三個剛體運(yùn)動（UX、UY、ROTZ）。為在二維模型上生成一個剛性區(qū)域，必須保證X─Y平面為剛性平面，并且在每個約束節(jié)點(diǎn)有UX、UY和ROTZ三個自由度。類似地，此操作也可在三維空間為每對約束節(jié)點(diǎn)生成六個方程，在每個約束節(jié)點(diǎn)上必須有（UX、UY、UZ、ROTX、ROY和ROTZ）六個自由度。輸入其它標(biāo)記的Ldof域?qū)⒂胁煌淖饔谩Ｈ绻藚^(qū)域設(shè)置為UXYZ，程序在二維（X，Y）空間將寫兩個約束方程，而在三維空間（X、Y、Z）將寫三個約束方程。這些方程將寫成從節(jié)點(diǎn)的平移自由度和主節(jié)點(diǎn)的平移和轉(zhuǎn)動自由度。類似地，RXYZ標(biāo)記允許生成忽略從節(jié)點(diǎn)的平移自由度的部分方程。其它標(biāo)記的Ldof將生成其它類型的約束方程。總之，從節(jié)點(diǎn)只需要由Ldof標(biāo)記的自由度，但主節(jié)點(diǎn)必須有所有的平移和轉(zhuǎn)動自由度（即二維的UX、UY和ROTZ；三維的UX、UY、UZ、ROTX、ROTY、ROTZ）。對由沒有轉(zhuǎn)動自由度單元組成的模型，應(yīng)當(dāng)考慮增加一個虛擬的梁單元以在主節(jié)點(diǎn)上提供旋轉(zhuǎn)自由度。o 將疏密不同的已劃分網(wǎng)格區(qū)域連在一起可將一個區(qū)域（網(wǎng)格較密）的已選節(jié)點(diǎn)與另一個區(qū)域（網(wǎng)格較?。┑囊堰x單元用CEINTF命令（菜單途徑MainMenu>Preprocessor>Coupling/Ceqn>AdjacentRegions）連起來生成約束方程。這項(xiàng)操作將不相容網(wǎng)格形式的區(qū)域"系"在一起。在兩區(qū)域的交界處，從網(wǎng)格稠密的區(qū)域選擇節(jié)點(diǎn)A，從網(wǎng)格粗糙區(qū)域選擇單元B，用區(qū)域B單元的形函數(shù)，在相關(guān)的區(qū)域A和B界面的節(jié)點(diǎn)處寫約束方程。ANSYS允許這些節(jié)點(diǎn)位置使用兩公差準(zhǔn)則。節(jié)點(diǎn)在單元之外超過第一公差就認(rèn)為節(jié)點(diǎn)不在界面上。節(jié)點(diǎn)貼近單元表面的距離小于第二公差則將節(jié)點(diǎn)移到表面上，見下圖。對CEINTF命令有些限制：應(yīng)力或熱通量可能會不連續(xù)地穿過界面。界面區(qū)域的節(jié)點(diǎn)不能指定位移?？捎妹抗?jié)點(diǎn)有六個自由度的單元接合6自由度實(shí)體。o 從已有約束方程集生成約束方程集可用CESGEN命令從已有約束方程集生成約束方程。那么已有約束方程集內(nèi)的節(jié)點(diǎn)編號將增加以生成另外的約束方程集。另外約束方程集的標(biāo)記和系數(shù)保持與原集的一致。命令：CESGENGUI:MainMenu>Preprocessor>Coupling/Ceqn>Genw/sameDOF使用約束方程的注意事項(xiàng)· 所有的約束方程都以小轉(zhuǎn)動理論為基礎(chǔ)。因此，它應(yīng)用在大轉(zhuǎn)動分析中〔NLGEOM〕應(yīng)當(dāng)限制在約束方程所包含的自由度方向無重大變化的情況。· 約束方程的出現(xiàn)將產(chǎn)生不可預(yù)料的反力和節(jié)點(diǎn)力結(jié)果?！?由于相鄰區(qū)域網(wǎng)格疏密不同，邊界上的相容性仍然存在。但是當(dāng)網(wǎng)格越密，這種不相容的危害就越小。耦合及約束方程講座一、耦合當(dāng)需要迫使兩個或多個自由度取得相同（但未知）值，可以將這些自由度耦合在一起。耦合自由度集包含一個主自由度和一個或多個其它自由度。典型的耦合自由度應(yīng)用包括：· 模型部分包含對稱；· 在兩重復(fù)節(jié)點(diǎn)間形成銷釘、鉸鏈、萬向節(jié)和滑動連接；· 迫使模型的一部分表現(xiàn)為剛體。如何生成耦合自由度集1. 在給定節(jié)點(diǎn)處生成并修改耦合自由度集命令：CPGUI:MainMenu>Preprocessor>Coupling/Ceqn>CoupleDOF在生成一個耦合節(jié)點(diǎn)集之后，通過執(zhí)行一個另外的耦合操作（保證用相同的參考編號集）將更多節(jié)點(diǎn)加到耦合集中來。也可用選擇邏輯來耦合所選節(jié)點(diǎn)的相應(yīng)自由度。用CP命令輸入負(fù)的節(jié)點(diǎn)號來刪除耦合集中的節(jié)點(diǎn)。要修改一耦合自由度集（即增、刪節(jié)點(diǎn)或改變自由度標(biāo)記）可用CPNGEN命令。（不能由GUI直接得到CPNBGEN命令）。2. 耦合重合節(jié)點(diǎn)。CPINTF命令通過在每對重合節(jié)點(diǎn)上定義自由度標(biāo)記生成一耦合集而實(shí)現(xiàn)對模型中重合節(jié)點(diǎn)的耦合。此操作對"扣緊"幾對節(jié)點(diǎn)（諸如一條縫處）尤為有用。命令：CPINTFGUI:MainMenu>Preprocessor>Coupling/Ceqn>CoincidentNodes3. 除耦合重復(fù)節(jié)點(diǎn)外，還可用下列替換方法迫使節(jié)點(diǎn)有相同的表現(xiàn)方式：o 如果對重復(fù)節(jié)點(diǎn)所有自由度都要進(jìn)行耦合，常用NUMMRG命令（GUI：MainMenu>Preprocessor>NumberingCtrls>MergeItems）合并節(jié)點(diǎn)。o 可用EINTF命令（GUI：MainMenu>Preprocessor>Create>Elements>AtCoincidNd）通在重復(fù)節(jié)點(diǎn)對之間生成2節(jié)點(diǎn)單元來連接它們。o 用CEINTF命令（GUI：MainMenu>Preprocessor>Coupling/Ceqn>AdjacentRegions）將兩個有不相似網(wǎng)格模式的區(qū)域連接起來。這項(xiàng)操作使一個區(qū)域的選定節(jié)點(diǎn)與另一個區(qū)域的選定單元連接起來生成約束方程。生成更多的耦合集一旦有了一個或多個耦合集，可用這些方法生成另外的耦合集：1. 用下列方法以相同的節(jié)點(diǎn)號但與已有模式集不同的自由度標(biāo)記生成新的耦合集。命令：CPLGENGUI:MainMenu>Preprocessor>Coupling/Ceqn>Genw/SameNodes2. 用下列方法生成與已有耦合集不同（均勻增加的）節(jié)點(diǎn)編號但有相同的自由度標(biāo)記的新的耦合集：命令：CPSGENGUI:MainMenu>Preprocessor>Coupling/Ceqn>Genw/SameDOF使用耦合注意事項(xiàng)1. 每個耦合的節(jié)點(diǎn)都在節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系下進(jìn)行耦合操作。通常應(yīng)當(dāng)保持節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系的一致性。2. 自由度是在一個集內(nèi)耦合而不是集之間的耦合。不允許一個自由度出現(xiàn)在多于一個耦合集中。3. 由D或共它約束命令指定的自由度值不能包括在耦合集中。4. 在減縮自由度分析中，如果主自由度要從耦合自由度集中選取，只有主節(jié)點(diǎn)的自由度才能被指定為主自由度。5. 在結(jié)構(gòu)分析中，耦合自由度以生成一剛體區(qū)域有時會引起明顯的平衡破壞。不重復(fù)的或不與耦合位移方向一致的一個耦合節(jié)點(diǎn)集會產(chǎn)生外加力矩但不出現(xiàn)在反力中。巧用ANSYS的ToolbarANSYS在圖形界面方面的最大特點(diǎn)是用戶可以根據(jù)自己的目的定制自己的圖形界面。盡管ANSYS提供了專門的菜單開發(fā)工具UIDL語言，但畢竟只有少數(shù)熟練的用戶能很好地使用。但有一種方法特別適合初學(xué)者使用，那就是通過ANSYS提供的Toolbar，把ANSYS常用的命令和宏定制成按鈕，這樣需要反復(fù)地點(diǎn)取菜單來執(zhí)行的常用命令，通過點(diǎn)擊一次Toolbar按鈕就可以完成了。定制按鈕的方法有兩種:菜單方式與命令方式。菜單方式就是直接點(diǎn)菜單UtilityMenu>Macro>EditAbbreviations…或UtilityMenu>Macro>EditToolbar…;而命令方式就是直接執(zhí)行命令*ABBR(Abbreviation的縮寫)。ANSYS的db文件自動保存你所增加的按鈕，但是每次重新開始新的分析，都需要重新定義每個按鈕。如果想要在每次啟動ANSYS或開始新的分析時都能自動加載這些快捷按鈕，通常是把這些按鈕對應(yīng)的*ABBR命令放在ANSYS的啟動文件star56.ans(對ANSYS5.6)中，ANSYS在每次啟動時會自動加載這些命令。ANSYS的啟動文件star56.ans在ANSYS安裝目錄下的DOCU目錄中，如c:\ansys56\docu\star56.ans，它是一個文本文件，可以用通用的文本編輯器打開和編輯它。其實(shí)該文件提供了一個內(nèi)容很豐富的模板，它收集了許多ANSYS常用命令的縮略，只不過都把它們注釋掉了，你只需去掉前面的注釋符(!)，就可以在進(jìn)入ANSYS后在Toolbar中看到它們。你也可以把所有的*ABBR命令放在一個單獨(dú)的文件中，然后在啟動文件中加入一條命令A(yù)BBRES，用ABBRES命令的好處是你在任何時候都可以加載這些快捷按鈕，這對于你如果使用由別人建的模型，而他用的是不同的Toolbar，這是因?yàn)門oolbar是保存在模型文件中(jobname.db)，你可以發(fā)現(xiàn)采用這樣的方法給你帶來很大的方便。我承認(rèn)我是一個Toolbar迷，把許多命令和宏放在Toolbar中使我的工作更快和更有效率。在我的Toolbar中，大多數(shù)按鈕是直接執(zhí)行ANSYS命令和宏，其中也有一些按鈕是用來調(diào)入新的Toolbar實(shí)現(xiàn)一些新的功能。通過將一個Toolbar嵌入到另一個Toolbar中，可以將Toolbar分成前處理和后處理等大類，也可以列出一些特別的信息有助于工作。不過我個人的傾向不贊成用太多的嵌套Toolbar，因?yàn)辄c(diǎn)三到四層按鈕與點(diǎn)三到四級菜單差不多。寧可在一個Toolbar中有許多按鈕，也不要有許多嵌套Toolbar。包含43個按鈕的toolbar減少了11個按鈕的toolbar盡管最好能把所有需要的按鈕一次全部調(diào)進(jìn)來，但有時發(fā)現(xiàn)這也不是好事。有一天我數(shù)了一下Toolbar中的按鈕，竟然發(fā)現(xiàn)有43個按鈕，盡管這不是一個世界記錄，但這確實(shí)太多了，此時我才意識到我這個toolbar迷困擾于過多的按鈕混亂中。得想辦法結(jié)束這種狀態(tài)。我決定擺脫這種按鈕迷的狀態(tài)，開始精簡我的toolbar，去掉那些不太常用的按鈕。我開始研究toolbar，結(jié)果發(fā)現(xiàn)沒有一個按鈕在工作中不太常用。我?guī)缀趺刻於家玫剿羞@些命令，少了任何一個，我都要花時間到菜單堆里去找這些命令。我想保持原有toolbar中的所有功能，但我要把按鈕數(shù)減下來，我能做得到嗎？再瞧一下toolbar，我發(fā)現(xiàn)打開和關(guān)閉六種實(shí)體（keypoints,lines,areas,volumes,和elements）的編號顯示共用了12個按鈕，此外，還有許多按鈕用來打開和關(guān)閉顯示節(jié)點(diǎn)和單元坐標(biāo)系，線的方向和局部坐標(biāo)系等；還有我用單獨(dú)的按鈕控制矢量模式和光柵模式顯示。結(jié)果發(fā)現(xiàn)有22個按鈕用來決定實(shí)體的編號和符號以及顯示模式的開關(guān)。如果我能把每組開和關(guān)的按鈕用一個按鈕來代替，那么我可以把按鈕數(shù)減少11個，這是一個很可觀的數(shù)字。我決定寫一個宏，它能夠確定當(dāng)前的設(shè)置，然后翻轉(zhuǎn)該設(shè)置，我給它取名叫numtog.mac。在確定了程序的框架后，我開始查看關(guān)于*GET命令的幫助文檔，看看是否能得到/PNUM,/PSYMB和顯示模式的設(shè)置狀態(tài)。令我失望的是，我發(fā)現(xiàn)盡管*GET命令可以設(shè)置顯示模式，但不能得到關(guān)于/PNUM和/PSYMB的設(shè)置，沒有它我就無法實(shí)現(xiàn)我的宏，失望之感油然而生。非常時候會有非常手段，文檔中沒有說明由*GET得到的量并不表示一定不可以獲得，也許通過我的努力可以得到。我決定從其它地方找，在這以前我經(jīng)常用此辦法找到其它信息，我想到了控制ANSYS菜單系統(tǒng)的文件，因?yàn)锳NSYS在建立關(guān)于/PNUM和/PSYMB的設(shè)置時也需要相關(guān)的信息，也許它以未公開的方式使用。我開始查找UIFUNC1.GRN和UIFUNC2.GRN，果然在UIFUNC2.GRN文件中找到了我要的信息，在該文件中我找到了控制編號和符號顯示的命令，它也是由*GET命令獲得，只不過時以一種特殊的方式，我就把相關(guān)的命令拷貝和粘帖到我的宏文件中，以節(jié)省時間。盡管不推薦使用此類*GET命令，但有些高級的APDL編程人員經(jīng)常使用。問題是未公開的*GET命令在5.6中能使用，但不能保證在5.7中也一定能使用，這只有等你試了以后才知道。讓我們來看一個例子，它用來確定keyponits編號的設(shè)置狀態(tài)，格式如下：*get,ar20,common,,d3com,,int,104從這個命令格式我們可以推斷一些信息：其中的"Common"是指儲存在公共數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)，"D3com"是該公共數(shù)據(jù)塊的名字，"Int"指數(shù)值數(shù)據(jù)以整數(shù)格式存儲，"104"是我們所要數(shù)據(jù)存儲的位置。所以上面這條命令是告訴ANSYS提取在公共數(shù)據(jù)塊"D3com"104位置的整型數(shù)據(jù)，并把它賦給變量ar20，通過試驗(yàn)知道，當(dāng)keypoints編號顯示為關(guān)閉時ar20為0，而開時為1，即用1和0表示開和關(guān)。我的新toolbar已用了幾星期了，很方便，它比舊的toolbar減少了25%的按鈕?，F(xiàn)在我的toolbar小多了，我還可以增加其它一些命令，如控制/EDGE的開和關(guān)等等。相信你會得到一些收益。利用ANSYS隨機(jī)振動分析功能實(shí)現(xiàn)隨機(jī)疲勞分析ANSYS隨機(jī)振動分析功能可以獲得結(jié)構(gòu)隨機(jī)振動響應(yīng)過程的各種統(tǒng)計參數(shù)（如：均值、均方根和平均頻率等），根據(jù)各種隨機(jī)疲勞壽命預(yù)測理論就可以成功地預(yù)測結(jié)構(gòu)的隨機(jī)疲勞壽命。本文介紹了ANSYS隨機(jī)振動分析功能，以及利用該功能，按照Steinberg提出的基于高斯分布和Miner線性累計損傷定律的三區(qū)間法進(jìn)行ANSYS隨機(jī)疲勞計算的具體過程。１．隨機(jī)疲勞現(xiàn)象普遍存在

在工程應(yīng)用中，汽車、飛行器、船舶以及其它各種機(jī)械或零部件，大多是在隨機(jī)載荷作用下工作，當(dāng)它們承受的應(yīng)力水平較高，工作達(dá)到一定時間后，經(jīng)常會突然發(fā)生隨機(jī)疲勞破壞，往往造成災(zāi)難性的后果。因此，預(yù)測結(jié)構(gòu)或零部件的隨機(jī)疲勞壽命是非常有必要的。2．ANSYS隨機(jī)振動分析功能介紹ANSYS隨機(jī)振動分析功能十分強(qiáng)大，主要表現(xiàn)在以下方面：具有位移、速度、加速度、力和壓力等PSD類型；能夠考慮a阻尼、b阻尼、恒定阻尼比和頻率相關(guān)阻尼比；能夠定義基礎(chǔ)和節(jié)點(diǎn)PSD激勵；能夠考慮多個PSD激勵之間的相關(guān)程度：共譜值、二次譜值、空間關(guān)系和波傳播關(guān)系等；能夠得到位移、應(yīng)力、應(yīng)變和力的三種結(jié)果數(shù)據(jù)：1s位移解，1s速度解和1s加速度解；3．利用ANSYS隨機(jī)振動分析功能進(jìn)行疲勞分析的一般原理

在工程界，疲勞計算廣泛采用名義應(yīng)力法，即以S-N曲線為依據(jù)進(jìn)行壽命估算的方法，可以直接得到總壽命。下面圍繞該方法舉例說明ANSYS隨機(jī)疲勞分析的一般原理。

當(dāng)應(yīng)力歷程是隨機(jī)過程時，疲勞計算相對比較復(fù)雜。但已經(jīng)有許多種分析方法，這里僅介紹一種比較簡單的方法，即Steinberg提出的基于高斯分布和Miner線性累計損傷定律的三區(qū)間法（應(yīng)力區(qū)間如圖1所示）：

應(yīng)力區(qū)間

發(fā)生的時間-1s~+1s

68.3%的時間-2s~+2s

27.1%的時間-3s~+3s4.33%的時間99.73%

大于3s的應(yīng)力僅僅發(fā)生在0.27%的時間內(nèi)，假定其不造成任何損傷。在利用Miner定律進(jìn)行疲勞計算時，將應(yīng)力處理成上述3個水平，總體損傷的計算公式就可以寫成：其中：：等于或低于1s水平的實(shí)際循環(huán)數(shù)目（0.6831）；：等于或低于2s水平的實(shí)際循環(huán)數(shù)目（0.271）；：等于或低于3s水平的實(shí)際循環(huán)數(shù)目（0.0433）；,,：根據(jù)疲勞曲線查得的1s、2s和3s應(yīng)力水平分別對應(yīng)許可循環(huán)的次數(shù)。

綜上所述，針對Steinberg提出的基于高斯分布和Miner線性累計損傷定律的三區(qū)間法的ANSYS隨機(jī)疲勞分析的一般過程是：

(1)計算感興趣的應(yīng)力分量的統(tǒng)計平均頻率(應(yīng)力速度/應(yīng)力)；

(2)基于期望(工作)壽命和統(tǒng)計平均頻率，計算1，2和3水平下的循環(huán)次數(shù)、和；

(3)基于S-N曲線查表得到、和；

(4)計算疲勞壽命使用系數(shù)。

顯然，根據(jù)其他隨機(jī)疲勞分析方法和ANSYS隨機(jī)振動分析結(jié)果，我們還可以進(jìn)行許多類似的疲勞分析計算。應(yīng)用ANSYS軟件進(jìn)行鋼板彈簧精益設(shè)計[提要]汽車鋼板彈簧是重要的高負(fù)荷安全部件。實(shí)際工作中，鋼板彈簧同時存在大變形、預(yù)應(yīng)力和各葉片間的接觸等多種非線性響應(yīng)。傳統(tǒng)的設(shè)計計算方法，是基于材料力學(xué)線性梁理論，設(shè)計計算中進(jìn)行了過多的簡化，不能確切地反映其力學(xué)本質(zhì)。在實(shí)踐上，汽車鋼板彈簧也確實(shí)常常發(fā)生一些傳統(tǒng)的設(shè)計計算方法不能解釋的問題。因此汽車鋼板彈簧呼喚精益設(shè)計的呼聲高。

本文提出應(yīng)用ANSYS技術(shù)對汽車鋼板彈簧進(jìn)行精益設(shè)計計算方法，可以精確計算由單片自由曲率和形狀組裝后各片預(yù)應(yīng)力響應(yīng)和葉片間的接觸狀態(tài)、接觸壓力以及鋼板彈簧裝配后大變形工作時各片的應(yīng)力響應(yīng)、葉片間接觸狀態(tài)及接觸壓力。從而可以實(shí)現(xiàn)鋼板彈簧的精益設(shè)計。

一前言

鋼板彈簧幾何形狀簡單，傳統(tǒng)的計算方法應(yīng)用材料力學(xué)線性梁理論，簡單地看來是合理的。但是，實(shí)際上遠(yuǎn)不如此，例如傳統(tǒng)的計算方中使用的“共同曲率法”和“集中載荷法”[1]。前者假定鋼板彈簧在任何載荷下，鋼板彈簧各片彼此沿整個長度無間隙接觸，在同一截面上各片具有相同的曲率。于是將之簡化為梯形單片彈簧進(jìn)行計算。而“集中載荷法”的假定正好相反，他假定各片只在端點(diǎn)接觸。顯然，上面兩個假定都不符合實(shí)際。組裝過程的預(yù)應(yīng)力響應(yīng)更是應(yīng)用近似方法。估算結(jié)果和實(shí)際相差大。不能滿足現(xiàn)代汽車設(shè)計需要。

事實(shí)上，彈簧各片的接觸狀態(tài)與各片本身的和同組其他葉片的自由曲率、弧高、厚度、長度等幾何形狀；裝配及工作負(fù)荷等多種因素有關(guān)。他是多個彈性體的組合件承受工作載荷條件下的一個非線性接觸響應(yīng)問題。不可能服從一個事先的“假定”。應(yīng)用CAE技術(shù)則無須任何假定，完全按各片的幾何結(jié)構(gòu)和材料條件，同時考慮其大變形，接觸和摩擦情況進(jìn)行計算分析，求得剛度、應(yīng)力響應(yīng)、接觸狀態(tài)及接觸壓力。這就可能設(shè)計出各片合理的幾何尺寸和整體剛度。取得精益設(shè)計效果。并且應(yīng)用他解釋異常損環(huán)問題。

應(yīng)用CAE技術(shù)對汽車鋼板彈簧進(jìn)行精益設(shè)計計算的思想，并不是現(xiàn)在產(chǎn)生的。問題是這種需要同時考慮大變形、柔性面對柔性面的接觸和分有預(yù)負(fù)荷及工作負(fù)荷等多個載荷步條件、多工況的非線性問題的計算工作，技術(shù)難度大。同時，一般的CAE軟件在結(jié)構(gòu)分析模塊中，雖然可能有一定的非線性功能，但是還不能勝任這類復(fù)雜的非線性問題求解，需要應(yīng)用專門的非線性軟件。這就要求用戶追加軟件投資，同時這類非線性分析需要有較高的計算技巧和分析策略，一般工程設(shè)計用戶掌握有一定困難，同時，顯式非線性求解技術(shù)軟件主要應(yīng)用于碰撞，沖壓等高度非線性仿真，對鋼板彈簧這類大位移小應(yīng)力工作部件，計算的應(yīng)力響應(yīng)精度低。這是應(yīng)用CAE技術(shù)于汽車鋼板彈簧精益設(shè)計計算遲遲沒有開展起來的原因。

當(dāng)前，CAE技術(shù)進(jìn)步十分快，例如ANSYS5.6普通結(jié)構(gòu)分析模塊的隱式非線性功能，可以勝任鋼板彈簧的全部非線性計算任務(wù)，她有很方便的非線性分析參數(shù)設(shè)置導(dǎo)航功能，使得分析工作技術(shù)減化，由于計算技術(shù)的進(jìn)步，全部分析工作在PC機(jī)上就可以完成。這為CAE技術(shù)應(yīng)用于鋼板彈簧精益計算打開了新局面。

當(dāng)前，國內(nèi)業(yè)界已經(jīng)有應(yīng)用CAE技術(shù)于鋼板彈簧分析的內(nèi)部報告[2]，但是工作中沒有分析裝配過程的預(yù)應(yīng)力或因?yàn)閼?yīng)用顯式軟件而降低了應(yīng)力響應(yīng)精度。

本文應(yīng)用ANSYS5.7普通結(jié)構(gòu)分析模塊，對少片和普通疊片（十片）兩種鋼板彈簧的裝配過程和工作過程進(jìn)行了計算分析。在完成特定產(chǎn)品精益設(shè)計的同時，討論了柔性面接觸計算的關(guān)鍵技術(shù)問題。同時，分析工作應(yīng)用

二計算模型建立

鋼板彈簧的幾何簡單，實(shí)體建模一般沒有困難，建議的單元厚度方向尺寸取單片彈簧厚度的二到四分之一，縱、橫方向應(yīng)用10到15毫米網(wǎng)格，就可以保證工程要求。再密集的網(wǎng)格可能增加計算時間。據(jù)對稱性質(zhì)，模型可取其組件的四分之一，以減少計算時間。如果為了加快計算，還可以先取一單位寬度建模型。鋼板彈簧模型可以方便的應(yīng)用參數(shù)建模。本研究工作就是應(yīng)用ANSYS5.7的參數(shù)化（APDL語言）建模的，可以非常方便地應(yīng)用于不同產(chǎn)品分析和優(yōu)化設(shè)計。圖一四葉片彈簧模型圖二十片彈簧模型、和變形

圖一為四片變斷面彈簧、圖二為十片圓弧形疊片彈簧的模型和裝配及工作狀態(tài)的變形。模型中沒有考慮卡子、川釘?shù)冗B接件，因此葉片在自由狀態(tài)下是離散的，為了不出現(xiàn)機(jī)動自由度，需要在片間加附加弱連接。計算實(shí)踐表明，這個附加連接太弱，可能會產(chǎn)生最方程組“病態(tài)”而影響計算收斂。如果附加連接剛度過大，可能要影響計算結(jié)果的精度，因此附加弱連接是建模的一個關(guān)鍵。本計算使用在對稱的中部有強(qiáng)制位移部位加附加弱連接，避免了對計算結(jié)果的影響。

模型使用八或二十節(jié)點(diǎn)三維實(shí)體單元模擬彈簧本體和尼龍墊片，接觸對則用ANSYS軟件中的Conta170和Conta174來模擬其柔對柔面的接觸，并注意每個接觸對都定義唯一的實(shí)常數(shù)。本計算題目對于四片結(jié)構(gòu)有六個面-面接觸對，十片結(jié)構(gòu)有九個面-面接觸對。

三加載和邊界條件

本文的計算只報告垂直主載荷，沒有涉及橫方向和扭轉(zhuǎn)工作力，因此加載分兩個載荷步組成。

第一個載荷步模擬應(yīng)用中間螺栓（也可以是騎馬螺栓）夾緊各葉片時彈簧的變形、應(yīng)力響應(yīng)和接觸情況及接觸壓力。因此在最下葉片的底面中央定義垂直位移為零；同時定義第一片上面中央有壓方向垂直位移，數(shù)值等于各葉片間的間隙之和。不定義任何力條件。并注意提供對稱條件。

第二個載荷步模擬在吊耳環(huán)內(nèi)在向下偏外45度方向加彈簧載荷作用力時，彈簧總成工作情況。他是在第一個載荷步基礎(chǔ)上開始工作的。因此第二個載荷步在吊耳內(nèi)環(huán)相應(yīng)的面上加了工作壓力，數(shù)值相當(dāng)于銷子對彈簧的工作力作用壓力。

四計算控制和計算技巧

周知，CAE分析的非線性計算求解是需要一定技巧的。為此，ANSYS軟件對非線性分析中最困難的接觸問題設(shè)計了面對工程用戶的導(dǎo)航引導(dǎo)，這極大的方便了分析經(jīng)驗(yàn)少的用戶。但是，還有些數(shù)據(jù)需要用戶定義，不單是計算控制參數(shù)，某些模型數(shù)據(jù)都有可能造成無法收斂，因此在缺少經(jīng)驗(yàn)時，常常提倡試計算，這當(dāng)然是一個有益的建議。但是，試計算也不能太盲目，同時因?yàn)橛嬎銜r間長，完全靠試計算在實(shí)踐上也有難處。因此本文通過例題給出主要控制參數(shù)，基本上可以滿足同類分析的要求。他們主要為：

l在定義接觸對時，應(yīng)該將尼龍面或小面定義為接觸面，鋼板面定義為目標(biāo)面。

l摩擦有可能會使得收斂困難，在一般鋼板彈簧分析中可以先不考慮摩擦，必要時再加入摩擦另行分析。本分析沒有考慮摩擦。

l接觸剛度（FKN）定義的大，可以得到小的穿透量（FTOLN）結(jié)果，有利于解的精度提高，但是可能有收斂困難問題。在一般分析只，建議FKN取0.8試計算。不能得到收斂解時，可以根據(jù)穿透量情況，再下調(diào)它。

l最大穿透量FTOLN建議定義為0.1-0.2。

l初始靠近因子ICONT和其他參數(shù)，一般可以應(yīng)用其缺席值，不必特別定義。

l分析選項(xiàng)中需要將大變形開關(guān)（NLGEOM）打開。

l在第一個，夾緊載荷步中，定義20疊代步就足夠了。在第二個工作載荷步中建議定義30至40個疊代步。

在應(yīng)用ANSYS結(jié)構(gòu)分析模塊做鋼板彈簧分析時，上面這些參數(shù)一般可以完成計算，因?yàn)槭谴笞冃畏蔷€性，但是，是小應(yīng)力響應(yīng)，所以材料是彈性的，不需特別定義非線性材料。

五例題分析結(jié)果

圖一和二為分別為十片和少片例題在自由態(tài)、夾緊態(tài)、最大負(fù)荷工作態(tài)時變形計算結(jié)果。

對于少片例題，第一葉片自由弧高為72毫米，組裝后自由弧高為81.75毫米,說明組裝后，第一葉片自由弧高加大了9.72毫米。加載荷后弧高為38.5毫米，在第二個載荷步中，加在吊耳內(nèi)環(huán)下外四分之一面上壓力為6.2N/mm2，通過方向和對稱條件的換算，相當(dāng)于在全彈簧上加13511牛頓載荷。鋼板彈簧組的平均工作剛度為156.2牛頓/毫米。比傳統(tǒng)設(shè)計方法計算精度明顯提高。十片數(shù)據(jù)不再重復(fù)介紹

。

在最大工作力作用下，各對葉片縱方向相對滑動量分別為2.18;2.53和2.86毫米。（見圖三）這是在沒有考慮摩擦情況下結(jié)果。圖三各對葉片縱方向相對滑動量圖四工作態(tài)十片彈簧接觸壓力分布圖五裝配后彈簧各片預(yù)應(yīng)力響應(yīng)圖六為最大工作負(fù)荷時的應(yīng)力響應(yīng)分布圖七第一葉片卷耳部位的應(yīng)力響應(yīng)分布圖八多片疊片彈簧應(yīng)力響應(yīng)結(jié)果圖四為工作態(tài)十片彈簧接觸面壓力分布，調(diào)整自由各片的自由弧高，和各葉片初始幾何數(shù)據(jù)，可以達(dá)到改變接觸狀態(tài)和接觸壓力的目的，取得精益設(shè)計結(jié)果。從本例題數(shù)據(jù)可見，他更接近集中載荷假定。圖五為裝配后各片預(yù)應(yīng)力響應(yīng)，從中可見，第一片有一個和工作應(yīng)力響應(yīng)方向相反的預(yù)應(yīng)力而第四片有和工作應(yīng)力響應(yīng)方向相同的預(yù)應(yīng)力，通過ANSYS分析可以合理地調(diào)整預(yù)應(yīng)力數(shù)據(jù)，對于保證各片有合理的最終應(yīng)力響應(yīng)，達(dá)到彈簧精益設(shè)計目的是有效的。

對比圖五和圖六，我們可以見到，該彈簧最大應(yīng)力響應(yīng)在中部騎馬螺栓外，首片組裝后有120MPa和工作應(yīng)力反方向預(yù)應(yīng)力，而三四葉片有和工作應(yīng)力同方向預(yù)應(yīng)力，其中最后片數(shù)值最大，為100MPa。在最大工作負(fù)荷時，預(yù)應(yīng)力和工作應(yīng)力疊加，產(chǎn)生如圖七所示的應(yīng)力響應(yīng)，最大應(yīng)力發(fā)生在第四片，數(shù)值為–519和+461兆帕。圖七為第一葉片卷耳部位的應(yīng)力響應(yīng)分布，他是因?yàn)榫矶墓ぷ鲏毫γ婧屯习逵?5度時計算得到的，不同的拖板角度，應(yīng)該有不同的應(yīng)力響應(yīng)。

對于十片疊片彈簧，不再說明具體數(shù)據(jù)。但圖八給出第一、二片在裝配和工作時的應(yīng)力響應(yīng)。六結(jié)語

上面這些數(shù)據(jù)只是本算例的結(jié)果，不一定是一個最理想的設(shè)計，但是通過本文介紹的方法，說明了，應(yīng)用CAE技術(shù)進(jìn)行彈簧設(shè)計，完全跳出了傳統(tǒng)設(shè)計方法中的人為假設(shè)和勉強(qiáng)的出自材料力學(xué)計算方法。計算幾乎沒有任何假定，他同時考慮到結(jié)構(gòu)的大變形、接觸狀態(tài)和接觸壓力、組裝時的預(yù)應(yīng)力和工作應(yīng)力的組合。這樣我們就有可能在設(shè)計中調(diào)整各葉片形狀尺寸，特別是初始弧高，取得理想的最優(yōu)的精益設(shè)計。因?yàn)閼?yīng)用參數(shù)模型，我們可以方便地改變片長、自由弧高、片厚等數(shù)據(jù)，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。機(jī)器人結(jié)構(gòu)的優(yōu)化分析摘要機(jī)器人結(jié)構(gòu)的有限元優(yōu)化設(shè)計中，需要對設(shè)計方案多次修改、計算。除了計算工作以外，結(jié)構(gòu)的修改工作通常是由手工完成，在整個設(shè)計工作量中所占比重是比較大的。本文給出一種利用ANSYS軟件提供的APDL語言對設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化的方法。利用這種方法，結(jié)構(gòu)的修改不再需要人工干預(yù)，整個優(yōu)化過程在使用APDL語言編寫的用戶優(yōu)化程序的控制下自動進(jìn)行，能夠有效地提高優(yōu)化工作的效率和可靠性。

關(guān)鍵詞：有限元，結(jié)構(gòu)優(yōu)化1.問題的提出

工業(yè)機(jī)器人是計算機(jī)技術(shù)出現(xiàn)后發(fā)展起來的一種新型機(jī)械結(jié)構(gòu)，工作效率和機(jī)動性比傳統(tǒng)機(jī)械高很多。隨之而來的是，機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計在減少質(zhì)量、提高剛度方面比傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)有更高的要求。在設(shè)計工作中，結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化顯得更為重要。

在結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計中，有限元法是一個比較有效的方法。通常，建立模型和模型的修改都是手工完成的。對于結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜或者需要修改的地方很多的情況下，優(yōu)化的時間比較長。其中計算時間相對較少，建模和結(jié)構(gòu)修改所占比重較大。如何減少建模和結(jié)構(gòu)修改的的時間，是提高結(jié)構(gòu)優(yōu)化效率的關(guān)鍵。

APDL語言是ANSYS軟件提供給用戶的一個依賴于ANSYS程序的交互式軟件開發(fā)環(huán)境。APDL語言具有類似一般計算機(jī)語言的常見功能，如類似于常數(shù)定義、變量定義和賦值的參數(shù)定義，分支和循環(huán)控制語句，類似于子程序調(diào)用的宏調(diào)用等功能。除此以外，還包含有比較強(qiáng)的數(shù)學(xué)運(yùn)算能力，如算術(shù)運(yùn)算、比較、取整和標(biāo)準(zhǔn)FORTRAN的三角函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、雙曲函數(shù)等。利用APDL語言還可以讀取ANSYS程序數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，以及建立分析模型，控制ANSYS程序的運(yùn)行過程等功能。圖1原始設(shè)計方案圖2橫梁的核心部分圖1所示是一個三桿并聯(lián)的機(jī)器人結(jié)構(gòu)的原始設(shè)計方案。機(jī)器人的機(jī)座采用門式結(jié)構(gòu)，三個驅(qū)動桿的長度可變，使得末端件能夠完成指定的運(yùn)動。由于采用三個驅(qū)動桿，上橫梁的核心部分呈等邊三角形，如圖2所示。結(jié)構(gòu)沿立柱平面無法設(shè)計成對稱形式，橫梁在兩個立柱之間沿x方向的位置難以確定。而且，原始設(shè)計方案的有限元分析結(jié)果表明，橫梁與1驅(qū)動桿相聯(lián)的懸伸端沿z向變形比較大，剛性比與2、3桿相聯(lián)的部分弱很多，約為其它兩個桿所在部位剛度的十分之一。這種剛度的不一致性給末端件在高工作載荷下的運(yùn)動精度帶來一定的影響。確定上橫梁沿x方向的位置是很有必要的。

對于上述問題，一般的優(yōu)化策略是不斷地改變上橫梁的位置，經(jīng)多次試算，最終找到一個合適的位置。每次試算，都要根據(jù)計算結(jié)果修改模型，重新建模。手工操作迭代過程，如果迭代次數(shù)比較多，很難避免出現(xiàn)失誤，優(yōu)化失敗的幾率比較高。模型修正以后，上橫梁的壁板和筋板形狀會發(fā)生變化。由于上橫梁的內(nèi)部結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜，壁板和筋板形狀的變化對上橫梁剛度的影響難以預(yù)測，試算的次數(shù)比較多，修改模型的工作量也相應(yīng)比較大。本文利用ANSYS程序的APDL語言對上述的橫梁位置優(yōu)化問題給出了一個優(yōu)化策略。在第一次的分析模型建立起來后，利用命令記錄文件中生成的建模指令構(gòu)造用戶的優(yōu)化控制程序，后續(xù)的迭代優(yōu)化過程都由APDL語言編寫的用戶控制程序完成，不再需要人工干預(yù)。對圖1所示的模型進(jìn)行修改所需的時間減少到可以忽略的程度，整個優(yōu)化過程的效率有很大提高。2.分析模型的建立圖1所示結(jié)構(gòu)由三部分組成：兩個立柱，一個橫梁和三個驅(qū)動桿。立柱和橫梁通過圖1所示立柱上部第一個水平筋板處的螺釘聯(lián)接。由于主要考慮橫梁的變形，驅(qū)動桿部分可以略去，在聯(lián)接部位代之以等效力。

橫梁部分的核心是三個與驅(qū)動桿聯(lián)接的部位和中間的有特殊用途的孔，尺寸必須保證。其它部分則與立柱能有效聯(lián)接即可。為建模的方便，在ANSYS程序中將橫梁的核心部分做成一個元件（component）。在優(yōu)化過程中，這一部分幾何形狀保持不變，只改變它與立柱沿x軸的相對位置，即只改變聯(lián)接部分的幾何形狀。需要注意的是，聯(lián)接部分在優(yōu)化迭代過程中只改變幾何尺寸，不改變拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以通過程序自動完成。橫梁與每個立柱通過六個螺栓聯(lián)接。在螺栓聯(lián)接部位，結(jié)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)耦合。在非螺栓聯(lián)接部位，結(jié)合面不能承受拉應(yīng)力，應(yīng)設(shè)置接觸單元。模型中包含接觸單元以后，求解過程需要大量的非線性迭代計算，機(jī)時增加很多。將橫梁與立柱作為一體進(jìn)行的試算表明，立柱的外側(cè)受拉，內(nèi)側(cè)受壓?？紤]到主要分析對象是上橫梁與三個驅(qū)動桿處的聯(lián)接剛度，可以將接觸單元略去，在立柱外側(cè)建立圖2所示的聯(lián)接面幾何模型。橫梁與立柱的聯(lián)接處，有螺栓的部位，上下面共享一個關(guān)鍵點(diǎn)，沒有螺栓的部位，上下面各自擁有一個關(guān)鍵點(diǎn)。這樣做的好處是，網(wǎng)格剖分時，在公共關(guān)鍵點(diǎn)處自動生成一個結(jié)點(diǎn)，建立起立柱和橫梁之間的耦合關(guān)系。在非公共關(guān)鍵點(diǎn)處，橫梁和立柱上的結(jié)點(diǎn)則不會有這種耦合關(guān)系。在立柱的內(nèi)側(cè)，立柱與橫梁在接觸面上聯(lián)成一體，所有結(jié)點(diǎn)都將是耦合的，立柱和橫梁共享這些結(jié)點(diǎn)，而不僅僅是在螺栓聯(lián)接處。這樣做的好處是，既省去了接觸單元，又能反映螺栓聯(lián)接的特點(diǎn)。

立柱底部與基礎(chǔ)的聯(lián)接處理成剛性的全約束。

分析的主要目標(biāo)是橫梁的剛性，可以認(rèn)為上橫梁在與三個驅(qū)動桿的聯(lián)接處承受相同的載荷。這樣可以根據(jù)計算得到的變形結(jié)果，直接評價三個聯(lián)接部位的剛度。

結(jié)構(gòu)采用薄壁鑄件，在分析模型中采用板殼單元shell63模擬。結(jié)構(gòu)的外壁與筋板厚度不同，需要為板殼單元設(shè)置兩組不同的實(shí)常數(shù)（realconstant）。

同樣，為了建模的方便，將兩個立柱做成另一個元件。進(jìn)而將立柱核心部分建立的元件與立柱元件做成一個部件（assembly）。這樣，在修改模型的時候，可以很容易地將立柱與橫梁的聯(lián)接部分選擇出來，完成修改過程。

經(jīng)過上述的處理，可以建立類似圖1所示的分析模型。由于模型和載荷的對稱性，實(shí)際計算可以只取一半，總的單元數(shù)就只有8927個，總結(jié)點(diǎn)數(shù)為4341個，全部使用三角形網(wǎng)格剖分。圖3 立柱外側(cè)與橫梁的幾何聯(lián)接3.優(yōu)化策略優(yōu)化過程本質(zhì)上是一個試算－修