APDL综合实例

第七章APDL综合实例7.1问题说明本章在阐明APDL技术时本想也采取实例的方式，把APDL的各个细节都用一个个详细的实例说清楚,无奈APDL细节内容比较繁复，而且不和UIDL那样各成体系，APDL的应用很多情况下都是和UIDL、UPF结合在一起应用的，它甚至渗透到基础分析中的各个环节中，可以说也是ANSYS的脚本基础.考虑到大家都不会有兴趣来聆听枯燥的数组构建法，宏函数的参元特性等罗嗦的APDL语法,这里我们打算用一个比较大的综合实例来想大家描述一部分APDL的功能，从这里你将能看到我们能用APDL干些什么。还记得UIDL实例解析二中的一个例子巴,这里我们有必要重温一下：(a)α图1(b)Hr如图1（a）一所示,一带孔薄板，长4000mm，宽2000mm，顶部中心部分1800mm处承受42MP的压力，左右两个长圆孔中心分别踞四周1000mm，长圆孔的具体形式如图1(b）所示，上下分别为半圆，中部用直线衔接。这里假设长圆长轴与水平方向夹角为α。为了使得孔边缘应力集中最小,这里拟调整α的大小（α∈[—π/2，π/2］），以便在固定的H情况下达到长圆孔周围应力集中最小。在UIDL实例二的部分我们只是在GUI界面下实现了它的参数化建模,这部分工作在本章的综合实例中仍然有效，下面我们将一步步完全实现这一问题。7.2解题思想本问题是在用户给定H的情况下求得α角的最优解，使得孔边最大拉应力最小(这是因为材料抗拉性能比较弱）.这里我们的想法是把α取每一个角度时候得到的孔边最大拉应力都求出，比较一下，得到孔边拉应力最小情况下对应的α取值.现在的问题是，我们只能够对每一离散的α值求取其孔边最大拉应力，让α在［0°~360°]之间连续取值不仅是无法做到的，而且在工程中也没有必要，这里我们拟每隔一定角度计算一下孔边最大拉应力，最终在这些有限的角度中求取出最佳的α值。因此我们还需要用户自定义求解的精度参数,即我们每隔多少角度来计算一次(决定了结果精确到什么程度)。比方说我们定义每隔5°计算一次的话,整个优化过程需要进行180/5=36次求解运算。7.3构建步骤下面说明一下在构建过程中的一些全局参数:My_H：用户输入的H参数值My_sita：每次计算对应的α参数值My_dsita：每两次计算之间间隔的角度值（用户输入的参数）。My_N:总共需要分析计算的次数。My_N=180/My_dsitaMy_sita0:初始α值，这里统一定义为0°.My_MinS1:最优化位置处的最大拉应力值。（计算完以后才是)My_Msita：最优化位置处对应的α值.Mysmin：每次分析计算得到对应特定α角时的孔边最大拉应力.（一般都是孔边产生应力集中,所以也是整个板料内部的最大拉应力处）_s1数组:对应特定α时求解得到各个节点上的最大拉应力值。首先我们重新构建一比较完善的参数话建模脚本，取名为modaling.mac，该脚本针对固定的My_H和My_sita将构建整个几何模型,加好载荷和约束，具体细节请参看附录。构建脚本mysolve。mac：――――――――――――――――――――――My_sita0=0My_N=180/My_dsita*do,I，0,My_N—1parsav,all，myparfini/clear，startparres,new，myparMy_sita=My_sita0+My_dsita＊Imodaling/solusolve/post1ar11=ndinqr（0,14)_s1=＊dim,_s1，,ar11＊vget，_s1（1）,node,1,s，1*vscfun,mysmin，max,_s1（1）*if，I，eq，0,thenMy_MinS1=mysminMy_Msita=My_sita＊ELSE＊IF，mysmin，lt，My_MinS1，thenMy_MinS1=mysminMy_Msita=My_sita*ENDIF＊ENDIFparsav，all，mypar＊enddo―――――――――――――――――――――――――下面是几点说明:程序整个框架是先根据用户输入的参数定制好一些解题环境，比方说求出需要重复计算的次数My_N，然后用APDL的*do循环结构繁复执行My_N次，每次求得对应角度的孔边最大拉应力值,不断积累出这些对应角度孔边最大拉应力值的最小结果。完成了My_N次结果后，最优结果My_MinS1和对应的角度My_Msita也就求出来了。不同次分析计算过程前必须对ANSYS环境中的现有模型清零，用到/clear命令，但该命令会使用户参数同时清零，这里用到parsav和parres技术，在每次清零过程前先把当前工作区的参数保存起来,清模型结束后再调入工作区，这样就实现了只清模型、不清参数的效果。解题结束后，我们先用ndinqr(0,14）这一UPF命令求取模型中的节点总数。然后用＊vget命令把所有节点上的最大拉应力都保存到_s1数组中，最后用*vscfun函数得到_s1数组中的最大值。注意每次求解完提取数据时都要重新定义_s1数组的大小(因为每次划分单元后总节点数不同），这时候每次ANSYS都回出现让你确认是否把已经存在的_s1数组结构改变的对话框,这将导致自动化求解中断，这里我们采用的一个技巧是每次重新定义_s1数组前先清掉_s1数组（用_s1=命令行).这样救避免了Ansys的询问。同样解决/clear命令的Ansys询问方法就是写全/clear命令:/clear，start.注意这里我们是必须要用start参数的，它表面我们在新建模型时读入start55.ans文件，我们必须在工作目录中构建一个我们自己的start55.ans文件，里面添加上PI参数的说明（因为modaling.mac宏文件中将利用这一参数，如果系统环境中没有这一参数的说明,将产生建模错误）。解决完一次运算，保存完数据后记得用parsav函数保存环境参数.完善GUI参数化界面这里我们要比上次UIDL实例二中多增加一个参数My_dsita，为此我们修改UIFUNC2。GRN函数中DoProject函数：―――――――――――――――――――:NFnc_DoProject:S0,0,0:TCommand：AOptimizemyProject:DPleaseInputCustomInformation:C)＊Set,My_H，150:C)＊Set,My_dsita，90:HHlp_0_ContentsInp_NoApplyCmd_）*Cset，1，2Fld_0Typ_LabPrm_CustomtheGeographicInformationFld_2Prm_PleaseInputtheDsitaforAnalysis（1~90）Typ_INTDef_*PAR(My_dsita）Fld_3Prm_PleaseInputtheHforAnalysis（100～200)Typ_INTDef_＊PAR(My_H）Cmd_)/GoCmd_）*GET,My_H，CPAR，2Cmd_)*GET,My_dsita，CPAR，1Cmd_)mysolve:EEND:!――――――――――――――――――――――――这里可以看到和UIDL篇中的实例相比,多加了参数My_dsita的用户化输入。最后的命令修改成直接用文件名调用（这是因为我们把文件名后缀改为了.mac，它标志着标准的宏文件)。最后的对话框显示如下：用户定制好分析精度和H值后，点击OK就开始了完整的分析过程。求解结果最后求解完毕后得到了一些最优化结果：用＊status命令可以看到所有参数结果(这里我用每隔5度进行一次分析求解）：My_Msita=40°,用该最优化建模图形为：这里由于实常数对应力集中的效应没有影响,我们就不再给出具体计算结果来了.有效的仅是在同样的载荷条件下不同角度的孔上最大拉应力的情况。7.4几点说明APDL中的参数化建模、优化涉及是十分复杂有效的，这里我们只是给出了一个小小的例子,用来举一反三.套用同样的方法和机制，我们可以完成更加复杂的问题。这里我们仅仅用到了APDL功能中的一小部分，我们完全可以想象一下UIDL＋APDL＋UPF能够完成什么样复杂程度的功能—几乎是任何功能！7。5结束语这里结合APDL，UIDL和UPF讲述了一个比较综合的例子，在以后描述了UPF功能后，大家将更加为UPF功能的强大而神往不已。附录:modaling.mac:――――――――――――――――――――――――――――――！Thisisascriptwhichcancreatethemodalwithaparametersita。!ParameterSettingsita=My_sita/180＊PIr=0。2H=My_H/1000！CustomizetheEnvironmentkeyw,pr_struc,1/prep7et,1，shell63r，1,0。12,0。12,0.12，0。12uimp，1，ex，dens,nuxy,2。1e9，1.2，0。375!Modeling!Createplatek，1,0，0k，2，2,0k,3,2,2k，4，0，2k,5,0。9，2k，6,1，1l,1，2l，2,3l，3,5l，5，4l,4，1al，1，2,3,4，5！Createhole!Createmycoordinatek，7，1+H*cos(sita)，1+H*sin（sita)k,10,1+H*cos(sita)，1+H＊sin(sita),100k,8,1+r＊cos(sita+PI/2),1+r＊sin(sita+PI/2)cskp,11，0，6,7,8csys,11！CreateHolek,9，H,rl,7，9l，7，6adrag，6,,，,，，7arotat，6,，，,，，7,10，—90arsys，y，2,3,1arsym，x，2,5,1aadd,2,3，4,5,6,7，8，9asba，1,10csys，0arsym，x，2，，,,0，0nummer,all,,,，lowaadd,1，2/auto，1gplot！Meshingtheplanesmrt,6amesh，all!AddDOFDK，2，UX，0,，,UYDK，14，UX,0,，,UY！AddPressureSFL,4,PRES，42SFL,11,PRES,42―――――――――――――――――――――――――――