APDL综合实例

panwang · 发表于 2005-12-20 11:16

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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：
<v:group><v:shapetype><v:stroke joinstyle="miter"></v:stroke><v:path connecttype="rect" gradientshapeok="t"></v:path></v:shapetype><v:shape><v:textbox>
<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%">

<TR>
<TD >
<DIV>
(a)</DIV></TD></TR></TABLE></v:textbox></v:shape><v:group><v:group><v:group><v:shapetype><v:stroke joinstyle="miter"></v:stroke><v:formulas><v:f eqn="val #0"></v:f><v:f eqn="sum width 0 #0"></v:f><v:f eqn="sum height 0 #0"></v:f><v:f eqn="mid height #0"></v:f><v:f eqn="prod @1 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @2 1 2"></v:f><v:f eqn="mid width #0"></v:f></v:formulas><v:path connecttype="custom" gradientshapeok="t" textboxrect="0,@0,@1,21600" connectangles="270,270,180,90,0,0" connectlocs="@6,0;@4,@0;0,@3;@4,21600;@1,@3;21600,@5" limo="10800,10800" extrusionok="f"></v:path><v:handles><v:h yrange="0,21600" switch="" position="topLeft,#0"></v:h></v:handles><complex v:ext="view"></complex></v:shapetype><v:shape></v:shape><v:oval></v:oval><v:oval></v:oval><v:line><v:stroke dashstyle="dash"></v:stroke></v:line><v:line><v:stroke dashstyle="dashDot"></v:stroke></v:line><v:shapetype><v:formulas><v:f eqn="val #2"></v:f><v:f eqn="val #3"></v:f><v:f eqn="val #4"></v:f></v:formulas><v:path connecttype="custom" gradientshapeok="t" connectlocs="0,0;21600,21600;0,21600" extrusionok="f" arrowok="t"></v:path><v:handles><v:h position="@2,#0" polar="@0,@1"></v:h><v:h position="@2,#1" polar="@0,@1"></v:h></v:handles></v:shapetype><v:shape><v:stroke endarrowlength="short" endarrowwidth="narrow" endarrow="block" startarrowlength="short" startarrowwidth="narrow" startarrow="block"></v:stroke></v:shape><v:shapetype><v:stroke joinstyle="miter"></v:stroke><v:formulas><v:f eqn="val #0"></v:f><v:f eqn="prod #0 1 2"></v:f><v:f eqn="sum @1 10800 0"></v:f></v:formulas><v:path connecttype="custom" gradientshapeok="t" textboxrect="0,10800,10800,18000;5400,10800,16200,18000;10800,10800,21600,18000;0,7200,7200,21600;7200,7200,14400,21600;14400,7200,21600,21600" connectlocs="@0,0;@1,10800;0,21600;10800,21600;21600,21600;@2,10800"></v:path><v:handles><v:h position="#0,topLeft" xrange="0,21600"></v:h></v:handles></v:shapetype><v:shape></v:shape><v:shape></v:shape><v:line><v:stroke endarrowlength="long" endarrowwidth="narrow" endarrow="block"></v:stroke></v:line><v:line><v:stroke endarrowlength="long" endarrowwidth="narrow" endarrow="block"></v:stroke></v:line><v:line><v:stroke endarrowlength="long" endarrowwidth="narrow" endarrow="block"></v:stroke></v:line><v:line><v:stroke endarrowlength="long" endarrowwidth="narrow" endarrow="block"></v:stroke></v:line><v:shape><v:textbox>
<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%">

<TR>
<TD >
<DIV>
α</DIV></TD></TR></TABLE></v:textbox></v:shape></v:group><v:shape><v:textbox>
<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%">

<TR>
<TD >
<DIV>
图1</DIV></TD></TR></TABLE></v:textbox></v:shape></v:group><v:shape><v:path connectlocs="7,22140;43200,21600;21600,21600"></v:path></v:shape><v:shape><v:path connectlocs="7,22140;43200,21600;21600,21600"></v:path></v:shape><v:line></v:line><v:line></v:line><v:shape><v:textbox>
<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%">

<TR>
<TD >
<DIV>
(b)</DIV></TD></TR></TABLE></v:textbox></v:shape></v:group><v:line><v:stroke dashstyle="dash"></v:stroke></v:line><v:line><v:stroke dashstyle="dash"></v:stroke></v:line><v:line><v:stroke dashstyle="dashDot"></v:stroke></v:line><v:shape><v:textbox>
<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%">

<TR>
<TD >
<DIV>
H</DIV></TD></TR></TABLE></v:textbox></v:shape><v:shapetype><v:stroke joinstyle="miter"></v:stroke><v:formulas><v:f eqn="val #0"></v:f><v:f eqn="val #1"></v:f><v:f eqn="sum 12158 0 #1"></v:f><v:f eqn="sum @2 0 #1"></v:f><v:f eqn="prod @3 32768 32059"></v:f><v:f eqn="prod @4 1 2"></v:f><v:f eqn="sum 21600 0 #0"></v:f><v:f eqn="prod @6 #1 6079"></v:f><v:f eqn="sum @7 #0 0"></v:f></v:formulas><v:path connecttype="custom" textboxrect="12427,@1,@8,@2;0,12158,@4,21600" connectangles="270,90,90,0" connectlocs="@0,0;@0,12158;@5,21600;21600,6079"></v:path><v:handles><v:h yrange="0,6079" position="#0,#1" xrange="12427,21600"></v:h></v:handles></v:shapetype><v:shape></v:shape><v:shape><v:textbox>
<TABLE cellSpacing=0 cellPadding=0 width="100%">

<TR>
<TD >
<DIV>
r</DIV></TD></TR></TABLE></v:textbox></v:shape></v:group> 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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。
<H3 >7.2 解题思想</H3>
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。
<H3 >7.3 构建步骤</H3>
 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_dsita
 My_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。

panwang · 发表于 2005-12-20 11:18

1. 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。
2. 构建脚本mysolve.mac:
――――――――――――――――――――――
My_sita0=0
My_N=180/My_dsita
*do,I,0,My_N-1
parsav,all,mypar
fini
/clear,start
parres,new,mypar
My_sita=My_sita0+My_dsita*I
modaling
/solu
solve
/post1
ar11=ndinqr(0,14)
_s1=
*dim,_s1,,ar11
*vget,_s1(1),node,1,s,1
*vscfun,mysmin,max,_s1(1)
*if,I,eq,0,then
 My_MinS1=mysmin
 My_Msita=My_sita
*ELSE
 *IF,mysmin,lt,My_MinS1,then
 My_MinS1=mysmin
 My_Msita=My_sita
 *ENDIF
*ENDIF
parsav,all,mypar
*enddo
―――――――――――――――――――――――――
下面是几点说明:
u 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。
u 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。
u 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。
u 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）。
u 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。
3. 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：
―――――――――――――――――――
:N Fnc_DoProject
:S 0, 0, 0
:T Command
:A Optimize my Project 
:D Please Input Custom Information
:C )*Set,My_H,150
:C )*Set,My_dsita,90
:H Hlp_0_Contents
Inp_NoApply
Cmd_)*Cset,1,2
 Fld_0
 Typ_Lab
 Prm_Custom the Geographic Information
 Fld_2
 Prm_ Please Input the Dsita for Analysis(1~90)
 Typ_INT
 Def_*PAR(My_dsita)
 Fld_3
 Prm_ Please Input the H for Analysis(100~200)
 Typ_INT
 Def_*PAR(My_H)
Cmd_)/Go
Cmd_)*GET,My_H,CPAR,2
Cmd_)*GET,My_dsita,CPAR,1
Cmd_)mysolve
:E END
:!
――――――――――――――――――――――――
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：
<v:shapetype><v:stroke joinstyle="miter"></v:stroke><v:formulas><v:f eqn="if lineDrawn pixelLineWidth 0"></v:f><v:f eqn="sum @0 1 0"></v:f><v:f eqn="sum 0 0 @1"></v:f><v:f eqn="prod @2 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="prod @3 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @0 0 1"></v:f><v:f eqn="prod @6 1 2"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelWidth"></v:f><v:f eqn="sum @8 21600 0"></v:f><v:f eqn="prod @7 21600 pixelHeight"></v:f><v:f eqn="sum @10 21600 0"></v:f></v:formulas><v:path connecttype="rect" gradientshapeok="t" extrusionok="f"></v:path><lock v:ext="edit" aspectratio="t"></lock></v:shapetype><v:shape><v:imagedata></v:imagedata></v:shape>
 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。
4. 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：
<v:shape><v:imagedata></v:imagedata></v:shape>
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。
<H3 >7.4 几点说明</H3>
 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!

panwang · 发表于 2005-12-20 11:19

<H3 >7.5 结束语</H3>
 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：
――――――――――――――――――――――――――――――
!This is a script which can create the modal with a parameter sita.
!Parameter Setting
sita=My_sita/180*PI
r=0.2
H=My_H/1000
 
!Customize the Environment
keyw,pr_struc,1
/prep7
et,1,shell63
r,1,0.12,0.12,0.12,0.12
uimp,1,ex,dens,nuxy,2.1e9,1.2,0.375
 
!Modeling
!Create plate
k,1,0,0
k,2,2,0
k,3,2,2
k,4,0,2
k,5,0.9,2
k,6,1,1
 
l,1,2
l,2,3
l,3,5
l,5,4
l,4,1
 
al,1,2,3,4,5
 
!Create hole
!Create my coordinate
k,7,1+H*cos(sita),1+H*sin(sita)
k,10,1+H*cos(sita),1+H*sin(sita),100
k,8,1+r*cos(sita+PI/2),1+r*sin(sita+PI/2)
cskp,11,0,6,7,8
csys,11
 
!Create Hole
k,9,H,r
l,7,9
l,7,6
adrag,6,,,,,,7
arotat,6,,,,,,7,10,-90
arsys,y,2,3,1
arsym,x,2,5,1
aadd,2,3,4,5,6,7,8,9
asba,1,10
 
csys,0
arsym,x,2, , , ,0,0
nummer,all, , , ,low
aadd,1,2
 
/auto,1
gplot
 
!Meshing the plane
smrt,6
amesh,all
 
!Add DOF
DK,2,UX,0, ,,UY
DK,14,UX,0,,,UY
 
!Add Pressure
SFL,4,PRES,42SFL,11,PRES,42

奎容阁 · 发表于 2006-1-24 10:00

还不懂

ForCan2008 · 发表于 2006-12-6 17:28

这个应该不侵权吧，可以安心的看哈。

刘伟69 · 发表于 2008-4-11 15:55

谢谢慢慢消化！！

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