ANSYS高级分析技术指南 用户过程和非
标准
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用法
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第八章 用户过程和非标准用法
用户可编程特性(UPFs)
ANSYS 程序的开放结构允许用户连接自己的 FORTRAN 程序和子过程。实际
上,现在用户看到的许多 ANSYS“标准”用法都是由以前用户过程引进的。
什么是 UPFs?
用户可编程特性是 ANSYS 的功能允许用户使用自己的 FORTRAN 程序。UPFs
适 用 于 ANSYS/Multiphysics, ANSYS/Mechanical, ANSYS/Structural,
ANSYS/PrepPost和 ANSYS/University(研究版和大学版)产品系列。
UPFs允许用户根据需要定制 ANSYS程序,如用户定义的材料性质,用户单
元类型,用户定义的失效准则等。用户还可以编写自己的优化
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
算法将整个
ANSYS程序作为子过程来调用。
注——用户使用 UPFs必须十分小心仔细。通过连接自己的 FORTRAN程序,
用户生成了一个针对用户特定计算机的 ANSYS 程序版本。在并行系统中使用
ANSYS 时不允许使用用户可编程特性。另外,UPFs 是一种非标准的使用方法,
ANSYS公司质量保证的测试程序没有包括这部分内容。用户必须负责保证用户子
程序结果正确并不影响别的标准功能的运行。
如何使用 UPFs?
UPFs可以从简单的单元输出功能到很复杂的用户单元或用户优化算法。因
此,不进行特定的程序细节描述是很难完成这些子程序功能的。在 ANSYS
Programmer's Manual中有详细的解释。
一个典型的 UPF包括下列步骤:
1.在 FORTRAN77 中编制用户程序。在 ANSYS 中所有的用户程序源代码都是
公开的。大部分完成至少一个简单的功能,因此在编制程序前应列出一份完整的
可用程序
表
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。
2.编译并将用户程序连接到 ANSYS 程序中。在 ANSYS Installation and
Configuration Guide中有这方面的详细描述。
3.用户可能要验证自己做的改动是否影响其他 ANSYS 标准功能的使用。可
以通过做几个 ANSYS Verification Manual中的例题来验证。在 ANSYS中也有输
入这些问题的方法。
4.用用户认为可以满足要求的过程检验用户子程序。请牢记本步由用户完
成,用户要对子程序负责。
ANSYS 程序将在用户使用时自动激活一些子程序,如用户单元等。例如,
要激活一个用户单元,仅仅在模型建立时指定它为其中的一个单元类型(ET 命
令或 MainMenu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete),将单元类型属
性指针设置好,然后用该单元进行实体划分[AMESH,VMESH 等]或直接生成单元
[ET等命令]即可。
对于其他一些 UPFs,用户需要做一些别的操作来激活它们。即,需要输入
USRCAL 命令或选择下列菜单:Main Menu>Preprocessor>Loads>-Load Step
Opts-Other>User Routines 或 Main Menu>Solution>-Load Step
Opts-Other>User Routines。如果没有做这一步,将执行标准的 ANSYS功能。例
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如,如果想施加对流载荷,即便连接了用户对流子程序,缺省时仍是使用标准的
ANSYS 功能。因此用户必须使用 USRCAL 命令(或相应路径)激活正确的用户子
程序才能使用用户过程。请参阅 USRCAL 命令描述得到命令可以影响的用户过程
列表。使用 NSVR 命令定义在用户过程中要存储的另外的变量数目。(NSVR 命令
无相应的路径)。
另一个有用的命令是/UCMD,可以使用户在用户过程之外生成自己的命令。
(/UCMD 命令无 GUI 路径。)假定用户连接抛物线形分布压力的子程序。如果子
程序名为 USERnn(nn=1到 10),可以用自己的命令调用程序:
/UCMD,PARAB,1
PARAB 将成为合法的 ANSYS 命令,用来调用用户子程序 USER01。可以用命
令调用 10个子程序。将/UCMD命令嵌入启动文件(START.ANS)中,用户就可以
在所有 ANSYS过程中使用用户子程序。
当前 UPFs简介
用户单元-用户可以写单元类型添加到 ANSYS 单元库中,并象标准单元一
样使用。可以定义不超过六个用户单元类型(USER100-USER105)。在 ANSYS 示
例中有结构质量单元 MASS21和三维杆单元 LINK8的程序实例。
用 户 单 元 坐 标 系 定 位 — — 用 于 下 列 单 元 类 型 :
SHELL43,SHELL63,SHELL91,SHELL93,SHELL99,SHELL181,SOLID46,SOLI
D64。对于分层的单元(SOLID46,SHELL91,SHELL99),可以定义层的
坐标系方位。
用户实参-单元 COMBIN7和 COMBIN37允许输入的实参在用户自己的非
线性功能中被修改。
用户摩擦系数——适用于接触单元 CONTAC48和 CONTAC49。
用户塑性屈服准则——允许用户定义自己的塑性准则计算塑性应变并
在积分点处生成切向应力-应变矩阵。
用户蠕变方程——允许用户定义自己的蠕变方程。
用户熔涨准则——如果在分析中计入熔涨(如中子爆炸),可以定义合
适的熔涨准则。在 ANSYS程序中没有内部的熔涨准则。
用户湿热生成——允许计入由潮湿成分引起的热膨胀,限于 SHELL91
单元。
用户超弹性——适用于超弹性单元 HYPER56,HYPER58,HYPER74,
HYPER158。
用户失效准则——适用于层单元 SOLID46和 SHELL99。可以定义不超过
六个失效准则。
用户粘弹性——对于 FLIUD141和 FLUID142单元,可以将粘弹性作为压
力,温度,位置,时间,速度和速度梯度的函数定义。
用户载荷——体载荷如温度,热生成和频率(如中子流),面载荷如压
力,对流,热流和电势密度可以用用户子程序定义。
用户载荷向量——对于 PIPE59单元,允许用户生成复数的载荷向量用
于频率范围逻辑。可以用它代表水动力载荷。
ANSYS作为子程序——可以在自己的程序中将 ANSYS作为子程序调用,
如用户子定义的优化算法。
用户优化——可以用自己的算法和中断准则替换 ANSYS优化过程。
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在每个 ANSYS 运行求解,载荷步,子步和平衡迭代的开始和结束使得用户
介入——允许用户的求解中评估和对结果进行任意运算。
ANSYS程序的非标准使用
在 ANSYS 程序推出之前要经过严格的验证。在“标准”功能的使用中,可以
保证用户得到合理的结果。但是,在一些情况下,用户可能要使用非标准技术—
—由于其特殊性,如用户子程序,而未在 ANSYS公司经过完整验证。在这种情况
下,用户必须自己验证结果的正确性。
何为非标准使用?
非标准使用 ANSYS 的结果是无法预知的。因此,ANSYS 公司的质量保证程
序并不能完全覆盖这些使用过程。ANSYS公司不阻止非标准的使用,但用户必须
在这种情况下非常注意并分析结果。例如,在 ANSYS中使用用户单元,结果将主
要取决于单元的编制方法。用户必须验证结果并保证不影响程序的其他标准使用
功能。
下面列出了一部分 ANSYS非标准使用特性:
用户可编程特性——编制用户的子程序,将其连接到 ANSYS并在分析中
使用。在本章前面有描述。
将在 ANSYS程序外编写并编辑的文件或程序读入 ANSYS中,如由用户程
序生成的结果文件或超单元文件。
下面列出的是一些较危险的使用方法:
在求解器中两个载荷步之间改变单元实参。这取决于所用单元类型,有
些单元在实参变化后会发生问题。
不 激 活 实 体 模 型 的 交 叉 参 考 检 查 [MODMSH,NOCHECH](Main
menu>Preprocessor>checking Ctrls>Model Checking)。
关闭单元形状检查 [SHPP,OFF](Main Menu>Preprocessor>Checking
Ctrls>Shape Checking)。
使用非公布的特性,如在 ANSYS Element reference中未包括的单元选
项或在 ANSYS Commands Reference未包括的命令。非公布的特性是“非
官方”的,未验证的,在使用时要特别小心。
如果 ANSYS程序发现了非标准使用,总会给出警告信息。
一些建议
在 ANSYS程序中使用非标准请参考下列建议:
运用工程经验仔细检验分析结果。
不要假定其他标准过程未被影响,要通过几个考题检验。
如果要获得涉及非标准使用过程的用户支持时,要给出使用的原始和扩
展非标准特性。