【正文】 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 F. APDL綜合實例 求解結果 最后求解完畢后得到了一些最優(yōu)化結果：用 *status命令可以看到所有參數(shù)結果（這里我用每隔 5度進行一次分析求解）： My_Msita=40176。這樣救避免了 Ansys的詢問。 ?不同次分析計算過程前必須對 ANSYS環(huán)境中的現(xiàn)有模型清零，用到/clear命令，但該命令會使用戶參數(shù)同時清零，這里用到 parsav和parres技術，在每次清零過程前先把當前工作區(qū)的參數(shù)保存起來，清模型結束后再調(diào)入工作區(qū)，這樣就實現(xiàn)了只清模型、不清參數(shù)的效果。（一般都是孔邊產(chǎn)生應力集中，所以也是整個板料內(nèi)部的最大拉應力處） ?_s1數(shù)組：對應特定 α時求解得到各個節(jié)點上的最大拉應力值。 。 計算一次的話 ， 整個優(yōu)化過程需要進行180/5=36次求解運算 。 ~360176。為了使得孔邊緣應力集中最小，這里擬調(diào)整 α的大?。?α∈ [π/2, π/2]） ,以便在固定的 H情況下達到長圓孔周圍應力集中最小。 ?在 ANSYS＿ MACROLIB環(huán)境變量目錄中保存那些任何人都可以進入的宏 。 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 d. 循環(huán) ! Macro to calculate total element volume. ! Usage: Issue TOTVOLUME in POST1 after a solution. ! Result: ! a) evolume(i) = total volume for element type i ! b) totvol = grand total volume ! *get,numtypes,etype,num,count ! Get number of element types *dim,evolume,array,numtypes ! Open a numtypes x 1 array *do,i,1,numtypes ! For i = 1 numtypes... esel,s,type,i ! Select elements of type i etable,volume,volu ! Store volume in element table ssum ! Sum element table items *get,totvol,ssum,item,volume ! totvol = sum of ‘volume’ evolume(i) = totvol ! Store totvol in evolume(i) *enddo ! End of doloop *vscfun,totvol,sum,evolume(i) ! totvol = grand total volume esel,all ! Activate full set of elements 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 d. 循環(huán) ?建立短小且簡單的宏 。 ? ＊ DO開始循環(huán) ， ＊ ENDDO結束循環(huán) 。 ? 否則 ， ANSYS 將 會 移 至*ELSEIF（ 若提供 ） ， *ELSE（ 若提供 ） ， 和 *ENDIF。 ? 在 *IF 和 *ELSEIF命令中 ， 可以運用 AND， OR ， 或 XOR 比較符 。 ?避免在模型的其它地方應用這些名稱 。 ? －如果在上級路徑和下級路徑同時尋找到同樣的文件名 ， 則采用上級路徑 。 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 a. 創(chuàng)建宏 ? 例子： ? 宏 ： esel,all ！ 選擇所有單元 etable,volume,volu ！ 將所有單元體積建立單元表 ssum ！ 求解單元表選項總和 *get,totvol,ssum,item,volume ！ totvol=體積總和 *stat,totvol ！ 列 totvol值 ? －在 Post1（ 在求解之后 ） 中發(fā)出 totvolume來計算整個體積 。 ?確保 name不是一個有效的 ANSYS命令 。 ? 宏可以嵌套 ―― 一個宏引用第二個宏 ， 第二個宏引用第三個宏 ， 等等 ― 一直可嵌套 20級 。 ? 宏就是一系列貯存在一個文件中的 ANSYS命令 ，并且能象一個 ANSYS命令一樣來運行 。 ? *voper,c(1),a(1),sub,b(1) 等價于 c(k)=a(k)b(k) ? 其它操作包括 : ?加 ,減 ,乘 ,除 ?最小值 ,最大值 ,邏輯運算 ?微分，積分 ?點積和叉積 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 d. 數(shù)組操作 ? *VSCFUN 定義數(shù)組參數(shù)的屬性。 ? 對定義隨時間變化的載荷和類似情況非常有用 ? 例如 ,表 FORCE可以表示力隨時間的變化關系，第零行表示時間值。 ?利用 *GET 命令或函數(shù)從 ANSYS 數(shù)據(jù)庫中獲取信息。 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 ? 其它一些關于參數(shù)用法的例子 : jobname=‘proj1’ /filnam,jobname ! 作業(yè)名 /prep7 youngs=30e6 mp,ex,1,youngs ! 楊氏模量 force=500 fk,2,fy,force ! 2號關鍵點的力 fk,6,fx,force/2 ! 6號關鍵點的力 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 ? 從數(shù)據(jù)庫中獲取信息并給參數(shù)賦值 , 使用 *GET 命令或 Utility Menu Parameters Get Scalar Data... ? 對獲取大量信息是很有用的，包括模型和結果數(shù)據(jù)，請參看 *GET命令的詳細資料。 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 ?使用參數(shù)時，只需在對話框中或通過命令輸入?yún)?shù)名就行了。 ?避免以下劃線開頭，這在 ANSYS 中另有它用。數(shù)字數(shù)組和字符數(shù)組都是有效的。 ? 我們將就以下問題展開討論 : A. 定義參數(shù) B. 利用參數(shù) C. 獲取數(shù)據(jù)庫信息 D. 數(shù)組參數(shù) E. 宏基礎 F. APDL綜合實例 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 概述 January 30, 2022 Inventory 001441 1265 ?用以下格式定義參數(shù) Name=Value ?可以在輸入窗口或 標量參數(shù) 對話框中輸入 (Utility Menu Parameters Scalar Parameters...) ?參數(shù)名不能超過 8個字符。 ? 在參數(shù)中進行數(shù)學運算，包括矢量和矩陣運算。 ? 順序耦合 傳統(tǒng)方法使用兩種單元類型，將熱分析的結果做為結構溫度載荷 + 當運行很多熱瞬態(tài)時間點但結構時間點很少時效率較高 + 可以很容易地用輸入文件實現(xiàn)自動處理 ? 直接 + 新方法使用一種單元類型就能求解兩種物理問題 + 熱問題和結構現(xiàn)象之間可實現(xiàn)真正的耦合 在某些分析中可能耗費過多的時間 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 ? 順序耦合涉及兩種分析 : 1. 首先做一個穩(wěn)態(tài) (或瞬態(tài) ) 熱分析 ?建立熱單元模型 ?施加熱載荷 ?求解并查看結果 2. 然后做靜力結構分析 ?把單元類型轉(zhuǎn)換成結構單元 . ?定義包括熱膨脹系數(shù)在內(nèi)的結構材料屬性 . ?施加包括從熱分析得到的溫度在內(nèi)的結構載荷 ?求解并查看結果 熱分析 結構分析 溫度 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 1. 熱分析 ? 該過程在前面已有描述 . 2. 結構分析 a) 返回到 PREP7， 把熱單元類型轉(zhuǎn)換成結構類型 . ?Preprocessor Element Type Switch Elem Type ?或用 ETCHG 命令 注意 : 轉(zhuǎn)換單元類型時，將把所有的單元選項重新設臵回它們原來的缺省設臵 . 例如 , 若用戶在熱分析中使用的是 2D軸對稱單元，則需要在轉(zhuǎn)換后重新指定軸對稱選項 . 因此 ,一定要確保設臵正確的單元選項 : ?Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete [Options] ?或使用 ETLIST 和 KEYOPT 命令 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 b) 定義結構的材料屬性 (EX,等 .), 包括熱膨脹系數(shù) (ALPX). (若使用的是 ANSYS提供的材料庫，材料 的熱屬性和結構屬性均已定義，該步可以省略 .) 注意 : 如果沒有定義 ALPX或?qū)⒃擁椩O臵為 0，則不能計算熱應變 . 用戶可以使用該項技巧 ? 關閉? 溫度的影響 ! c) 指定靜力分析類型 . 該步僅在熱分析類型為瞬態(tài)時使用 ?Solution Analysis Type New Analysis ?或使用 ANTYPE 命令 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 d) 施加結構載荷并把溫度作為載荷的一部分 . ?Solution Loads Apply Structural Temperature From Therm Analy ?或使用 LDREAD 命令 e) 求解 . f) 查看應力結果 . 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 ? 直接耦合 通常只涉及用 耦合單元 的分析，該單元包括必要的自由度 . 1. 首先用以下耦合單元之一建立模型并劃分網(wǎng)格 ? PLANE13 (板實體單元 ) ? SOLID5 (六面體單元 ) ? SOLID98 (四面體單元 tetrahedron). 2. 在模型上施加結構載荷、熱載荷及約束 . 3. 求解并查看熱分析結果和結構分析結果 . 合并的 熱分析 結構分析 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 ? 順序耦合 ? 對不是高度非線性的耦合情況 , 順序方法更有效，更靈活，因為可以相互獨立地執(zhí)行兩種分析 . ? 在順序熱 應力分析中，例如，在非線性瞬態(tài)熱分析之后可以緊接著進行線性靜力分析 . 然后可以 把熱分析中任意荷載步或時間點的節(jié)點溫度作為應力分析的載荷 . ? 直接耦合 ? 對耦合場的相互作用是高度非線性的情況，直接方法優(yōu)先，并且該方法在用耦合公式單一求解時是最好的 ? 直接耦合的例子包括壓電分析 , 有流體流動的共軛傳熱問題及電路電磁分析 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 第 六 章 APDL 基礎 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 ? UIDL、 APDL、 UPF三類二次開發(fā)方法 ?重點介紹 APDL。 應注意以下要點： ?瞬態(tài)分析僅考慮到瞬態(tài)熱效應，而忽略電容和電感等瞬態(tài)電效應。 8介紹了這些選項。 直接耦合場分析 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 直接耦合場分析 分析類型 耦合方法 熱－結構 載荷矢量 (如使用了接觸單元則為矩陣 ) 磁－結構 載荷矢量 電－磁 矩陣 電－磁－熱－結構 載荷矢量 電－磁－熱 載荷矢量 壓電 矩陣 熱－壓力 矩陣和載荷矢量 速度－溫度－壓力 矩陣 壓力－結構 (聲學 ) 矩陣 熱－電 載荷矢量 磁－熱 載荷矢量 靜電－結構 載荷矢量 電磁－電路 矩陣 電－結構－電路 矩陣 表 42直接耦合場分析中用到的耦合方法 注意－在子結構分析中使用載荷矢量耦合方法的耦合場單元無效。對于非線性問題，矩陣方法和載荷矢量耦合方法均需迭代。模型中的某一區(qū)域在某一個物理環(huán)境中，可以是無效的，本章后面將詳細解釋。數(shù)據(jù)庫中必須包含所有物理分析所需的節(jié)點和單元。每個數(shù)據(jù)庫包含合適的實體模型，單元，載荷等。 使用寫入此物理環(huán)境文件時使用的文件名或標題（標題在物理環(huán)境文件的開頭）。 順序耦合場分析 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 什么是物理環(huán)境？ ANSYS為每一個物理環(huán)境指定唯一的編號并作為物理環(huán)境文件擴展名的一部分。 順序耦合場分析 耦合場分析 ANSYS講義 —— 劉恒 什么是物理環(huán)境？ ANSYS程序使用物理環(huán)境的概念進行順序耦合場分析。 如果分析是完全耦合的 ， 那么第二個物理分析的結果又會影響第一個物理分析的輸入 。 但在兩個物理分析中材料的性能都是隨溫度明顯變化的 ， 造成感應熱問題求解的復雜性 。 實際上流場的幾何形狀變化很小 ， 可以忽略不計 。當一個物理分析的輸入依賴于另一個分析的結果 ， 那么這些分析是耦合的 。m)/(s)3(pA) 電通量密度 C/(m)2 (A)(s)/(m)2