ANSYS經(jīng)典APDL編程經(jīng)驗總結

2016-02-03  by:CAE仿真在線(xiàn)  來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

在使用ANSYS的過(guò)程中的一些經(jīng)驗總結:


1.ANSYS中的一些關(guān)鍵概念的理解;

參數化程序設計語(yǔ)言(APDL)
參數化程序設計語(yǔ)言(APDL:ANSYS Parametric Design Language)實(shí)質(zhì)上由類(lèi)似于FORTRAN77的程序設計語(yǔ)言部分和1000多條ANS
YS命令組成。其中,程序設計語(yǔ)言部分與其它編程語(yǔ)言一樣,具有參數、數組表達式、
函數、流程控制(循環(huán)與分支)、重復執行命令、縮寫(xiě)、宏以及用戶(hù)程序等。標準的AN
SYS程序運行是由1000多條命令驅動(dòng)的,這些命令可以寫(xiě)進(jìn)程序設計語(yǔ)言編寫(xiě)的程序,命
令的參數可以賦確定值,也可以通過(guò)表達式的結果或參數的方式進(jìn)行賦值。從ANSYS命令
的功能上講,它們分別對應ANSYS分析過(guò)程中的定義幾何模型、劃分單元網(wǎng)格、材料定義
、添加載荷和邊界條件、控制和執行求解和后處理計算結果等指令。
用戶(hù)可以利用程序設計語(yǔ)言將ANSYS命令組織起來(lái),編寫(xiě)出參數化的用戶(hù)程序,從而
實(shí)現有限元分析的全過(guò)程,即建立參數化的CAD模型、參數化的網(wǎng)格劃分與控制、參數化
的材料定義、參數化的載荷和邊界條件定義、參數化的分析控制和求解以及參數化的后
處理。
宏是具有某種特殊功能的命令組合,實(shí)質(zhì)上是參數化的用戶(hù)小程序,可以當作ANSY
S的命令處理,可以有輸入參數或沒(méi)有輸入參數。
縮寫(xiě)是某條命令或宏的替代名稱(chēng),它與被替代命令或宏存在一一對應的關(guān)系,在A(yíng)N
SYS中二者是完全等同的,但縮寫(xiě)更符合用戶(hù)習慣,更易于記憶,減少敲擊鍵盤(pán)的次數。
ANSYS工具條就是一個(gè)很好的縮寫(xiě)例子。
用戶(hù)界面設計語(yǔ)言(UIDL)
標準ANSYS交互圖形界面可以驅動(dòng)ANSYS命令,提供命令的各類(lèi)輸入參數接口和控制
開(kāi)關(guān),用戶(hù)在圖形驅動(dòng)的級別上進(jìn)行有限元分析,整個(gè)過(guò)程變得直觀(guān)輕松。用戶(hù)圖形界
面設計語(yǔ)言(UIDL)就是編寫(xiě)或改造ANSYS圖形界面的專(zhuān)用設計語(yǔ)言,主要完成以下三種
圖形界面的設計:
主菜單系統及菜單項
對話(huà)框和拾取對話(huà)框
幫助系統
通過(guò)用戶(hù)界面設計語(yǔ)言(UIDL),用戶(hù)可以在擴充ANSYS功能的同時(shí)建立起對應的圖
形驅動(dòng)界面,如在主菜單的某位置增加菜單項,設計對應的對話(huà)框、拾取對話(huà)框,實(shí)現
參數的輸入和其它程序運行的控制,同時(shí)提供相應的聯(lián)機幫助,使操作者能方便地獲取
系統幫助。
用戶(hù)程序特性(UPFs)
用戶(hù)程序特性(UPFs)向用戶(hù)提供豐富的FORTRAN77用戶(hù)程序開(kāi)發(fā)子程序和函數,用
戶(hù)利用它們從開(kāi)發(fā)程序源代碼的級別上擴充ANSYS的功能。使用這些子程序和函數,編寫(xiě)
用戶(hù)功能的源代碼程序,在與ANSYS版本要求匹配的FORTRAN或C++編譯器上重新編譯和連
接,生成用戶(hù)版本的ANSYS程序。另外,還提供了外部命令功能,允許用戶(hù)創(chuàng )建ANSYS可
以利用的共享庫。用戶(hù)可以開(kāi)發(fā)下列方面的功能程序:
開(kāi)發(fā)用戶(hù)子程序實(shí)現從ANSYS數據庫中提取數據或將數據寫(xiě)入ANSYS數據庫。該種子程序
可以編譯連接到ANSYS中,此時(shí)ANSYS提供了10個(gè)數據庫操作命令;如果作為外部命令處
理,可以在A(yíng)NSYS的任何模塊中運行;
利用ANSYS提供的子程序定義各種類(lèi)型的載荷,其中包括BF或BFE載荷、壓力載荷、對流
載荷、熱通量和電荷密度等;
利用ANSYS提供的子程序定義各種材料特性,包括塑性、蠕變、膨脹、粘塑性、超彈、層
單元失效準則等;
利用ANSYS提供的子程序定義新單元和調整節點(diǎn)方向矩陣;
利用ANSYS提供的子程序修改或控制ANSYS單元庫中的單元;
利用UEROP創(chuàng )建用戶(hù)優(yōu)化程序;
ANSYS程序作為子程序在用戶(hù)程序中調用。
ANSYS數據接口
ANSYS程序在分析過(guò)程中存在大量的設計分析數據,一部分在運行時(shí)置于計算機的內
存之中,一部分以文件的形式存放在工作目錄中。除LOG文件和出錯文件等文本文件之外
,其它文件都是二進(jìn)制文件,分別以不同的格式進(jìn)行寫(xiě)入,如:數據庫文件、結果文件
、模態(tài)結果文件、單元矩陣文件、子結構矩陣文件、對角化剛度矩陣文件、縮減位移矩
陣文件、縮減頻率矩陣文件和完整的剛度-質(zhì)量矩陣文件等等。ANSYS數據接口詳細地闡
述每種二進(jìn)制文件的格式,然后介紹從這些數據文件提取各種數據的子程序或函數,從
而實(shí)現對二進(jìn)制數據的讀寫(xiě)和修改。顯然,它滿(mǎn)足了用戶(hù)以下三種基本需要:檢查或觀(guān)
察過(guò)程數據或結果數據;通過(guò)修改ANSYS的數據文件達到控制或修正計算;提取結果數據
進(jìn)行分析處理。
ANSYS數據接口提供了兩條模型和數據庫信息的轉換和傳遞命令,即CDREAD和CDWRI
TE,前者將一個(gè)符合ANSYS讀入或寫(xiě)出格式的模型和數據庫文件信息讀入到ANSYS數據庫
中,后者的作用正好相反。同時(shí),為了減少轉換或傳遞的時(shí)間,提高效率,還提供重定
向自由度映射關(guān)系和其它數據庫代碼化的輔助命令,如/DFLAB、NBLOCK、EBLOCK、EN等
等。該功能大大提高了ANSYS與其它有限元程序之間的模型數據的傳遞和轉換,也實(shí)現了
ANSYS自身數據庫文件代碼化后便于存儲或機器之間的傳遞。
ANSYS數據接口還闡述了圖形文件的格式,幫助用戶(hù)將ANSYS圖形文件轉換成其它格
式,如AI等。


(1)幾何模型和有限元模型

       幾何模型是指模型的幾何信息,在A(yíng)NSYS中的體現就是關(guān)鍵點(diǎn)(keypoint),面(area),體(volume)等。        而有限元模型是指用于有限元計算的信息,常常和關(guān)鍵點(diǎn),面,體等混淆的是節點(diǎn)(node),單元(單元)。 真正的用于有限元計算的是節點(diǎn)和單元,而不是所謂的關(guān)鍵點(diǎn)(keypoint)等,關(guān)鍵點(diǎn)等是創(chuàng )建有限元模型時(shí)的幾何信 息而已。

 (2) 待續。。。

2.APDL中的選擇命令總結

 

    在使用APDL編程的過(guò)程中,不管是幾何建模,還是網(wǎng)格剖分,求解,計算,后處理等,常見(jiàn)的模式就是選中相
應的對象,然后對對象施加一些ansys定義好的操作。相對來(lái)講最常用,最有技巧性的操作往往是選擇(select),選
擇點(diǎn),線(xiàn),面,體,節點(diǎn),單元等施加操作的對象, 通常的選擇方式有:

       

<1>.  通過(guò)圖元的編號來(lái)進(jìn)行選擇

包括給定其具體的編號,或編號的序列(等差序列:其開(kāi)始,結束,步長(cháng)),在A(yíng)PDL中相應的命令中指定Vmax,Vmin等參數;

       常用的命令流有    *SEL,(其中*代表K,N A V E L等)

<2>.  通過(guò)依附關(guān)系(attached to)來(lái)選取

  ANSYS中的圖元是有關(guān)聯(lián)關(guān)系的,低維的對象是依附于高層次的對象的,比如說(shuō)關(guān)鍵點(diǎn)是依附于線(xiàn),面,體,節點(diǎn)依附于單元的。

        常用的命令流有    *SL*   (其中前一個(gè)*代表要選擇的對象,后一個(gè)*代表依附的對象)

<3>.  通過(guò)位置(by location)來(lái)選擇

        這種方式包含在*SEL命令的參數里面。

<4>.  由材料屬性,單元類(lèi)型的不同進(jìn)行選擇

        這也是一種很方便的方式, 在命令流中是通過(guò)指定*SEL的參數來(lái)執行的。

在選擇方式上,即在*SEL的參數中包括選擇方式的選項。即S,R,U,A等,他們的含義分別是

        S:從包含所有的同類(lèi)型的對象集合中選取一個(gè)集合。

        R:從當前選擇的對象集合中選取一個(gè)集合。

        U:從當前選擇的對象集合中反選取一個(gè)集合。
        A:從包含所有同類(lèi)型對象的集合中選取一個(gè)集合并入當前集合。

PS:這些選擇方式都是在GUI下面有相應的選項的。

3.從數據庫中提取數據的方法

 

    APDL編程的另一個(gè)重要的操作就是如何提取ANSYS數據庫的信息。

   

    <1>.*GET和*VGET命令;其中*GET是提取標量參數的命令,而*VGET是批量提取數據庫的信息的命令。

    <2>.等價(jià)的內嵌提取函數;

    <3>.對象信息查詢(xún)函數;ANSYS中提取數據庫信息的查詢(xún)函數是**INQR(其中**代表KP,LS,AR,VL,ND,分
別代表關(guān)鍵點(diǎn),線(xiàn),面,體,節點(diǎn)等的信息),但是對應于單元的查詢(xún)函數是ELMIQR。
    <4>.用/INQUIRE函數來(lái)查詢(xún)系統信息,包括路徑,工作目錄,工作文件名等。

4.常見(jiàn)的一些操作的模板


比如說(shuō),幾何建模,劃分網(wǎng)格,求解及其設置,后處理等都是用幾行APDL就能搞定的,并且大同小異。因此總
結一些模板有利于編程。  
幾何建模的一些程序:
... ...
劃分網(wǎng)格:

1. ASEL, 2     !選擇面

SMRT,3      !網(wǎng)格尺寸

MSHAPE,1,2D     !網(wǎng)格類(lèi)型
MSHKEY,0  !網(wǎng)格生成方式
AMESH,ALL        !劃分網(wǎng)格
求解:
... ...
后處理:
... ... 
未完待續

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