【正文】 第 11 頁(yè) 126 45000 0 0 127 45000 1100 第六節(jié)（ 5000mm） 128 45000 0 1163 129 45000 0 0 130 45000 1100 131 45625 1100 132 46250 0 1163 133 46250 0 0 134 46875 1100 135 47500 0 1163 136 47500 0 0 137 48125 1100 138 48750 0 1163 139 48750 0 0 140 49375 1100 141 50000 0 1163 142 50000 0 0 143 50000 1100 第七節(jié)（ 5625mm） 144 50000 0 1163 145 50000 0 0 146 50000 1100 147 50625 1100 148 51250 0 1163 149 51250 0 0 150 51875 1100 151 52500 0 1163 152 52500 0 0 153 53125 1100 154 53750 0 1163 155 53750 0 0 156 54375 1100 157 55000 0 1163 158 55000 0 0 159 55000 1100 160 56000 0 1163 161 56000 0 0 162 56000 1100 第 12 頁(yè) 臂端（ 625mm） 163 56625 0 1163 164 56625 0 0 165 56625 210 0 166 56625 210 167 56625 210 168 56625 210 1163 拉桿端點(diǎn) 169 1694 6792 拉桿吊點(diǎn) 37 13125 1100 118 41875 1100 第一節(jié)兩點(diǎn) 170 0 0 360 171 0 0 803 變幅小車集中載荷作用點(diǎn) 172 55100 0 1163 173 55100 0 0 174 56000 0 1163 175 56000 0 0 在定義的關(guān)鍵點(diǎn)中，吊臂每節(jié)后三個(gè)點(diǎn)和下一節(jié)前三個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)相同，用來(lái)進(jìn)行耦合處理。如圖 31所示： 圖 31 坐標(biāo)輸入 對(duì)話框第一行是關(guān)鍵點(diǎn)編號(hào)，如果不輸入， ANSYS 會(huì)按照默認(rèn)值自動(dòng)編號(hào)。按上面表格輸 入關(guān)鍵點(diǎn)得到如圖 32所示： 圖 32 臂架關(guān)鍵點(diǎn) 這時(shí)可以打開(kāi) 關(guān)鍵點(diǎn)編號(hào) 選項(xiàng)，顯 示編號(hào)。打開(kāi) Plot Numbering Controls對(duì)話框，打開(kāi)關(guān)鍵點(diǎn)編號(hào) Keypoint nummber，點(diǎn) OK 關(guān)閉該對(duì)話框。若選錯(cuò)或者要放棄已經(jīng)選擇的點(diǎn)，只要點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，這時(shí)黑色箭頭朝下，點(diǎn)要取消的點(diǎn)就可以了，再點(diǎn)鼠標(biāo)右鍵，黑色箭頭恢復(fù)朝上，可以繼續(xù)選取想要的點(diǎn)。在連接兩 點(diǎn)過(guò)程中，如果不顯示關(guān)鍵點(diǎn)只顯示已經(jīng)連接出的直線時(shí)，可以使用 Utility MenuPlotKeypoint，來(lái)顯示關(guān)鍵點(diǎn)，然后繼續(xù)連接直線。 在臂節(jié)連接處，因?yàn)橛兄睾系年P(guān)鍵點(diǎn)，所以選取時(shí)會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框，如圖 37所示。點(diǎn) NEXT鍵可以在互相重合的兩點(diǎn)間切換，當(dāng)對(duì)話框中 Picked Keypoint is XX，是所要選取的點(diǎn)時(shí)，點(diǎn)擊 OK 退出。進(jìn)行耦合 后，由于將三個(gè)點(diǎn)的所有自由度都相關(guān)聯(lián)，所以就變成三個(gè)點(diǎn)，三條直線。這個(gè)操作可以保證線單元編號(hào)有序連貫，方便查詢。在連接點(diǎn)時(shí)，不可以跨過(guò)一點(diǎn)連這點(diǎn)兩邊的點(diǎn)，否則此點(diǎn)不在生成的直線上，并且在劃分完網(wǎng)格之后不能再修改模型，比如添加或刪除關(guān)鍵點(diǎn)或直線。連接成直線后如圖 38所示： 圖 38 線模型 第 17 頁(yè) 在 ANSYS 中用耦合來(lái)模擬實(shí)際吊臂節(jié)與節(jié)之間的鉸接。 Main menuPreprocessorModelingOperateGlueLines，此時(shí)會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框，如圖 39 所示。 圖 39 耦合命令 定義單元類型 選擇單元類型：臂架 BEAM188，拉桿 LINK8。在左邊窗口 中選擇 BEAM，右邊窗口中選擇 2 node 188，左下方是所選單元類型編號(hào)為 1。在劃分網(wǎng)格選擇材料時(shí)會(huì)用到，所以必須記住所定義的單元類型編號(hào)。如圖 311 所示，點(diǎn)擊 OK關(guān)閉該對(duì)話框。 LINK8 單元需要輸入實(shí)常數(shù)橫截面積，拉桿材料為 48號(hào)圓鋼，橫截面積為 1810 2mm 。點(diǎn)擊 Add按鈕，彈出 Element Type of Real Constant 對(duì)話框，如圖 314所示，點(diǎn) LINK8 使之變成藍(lán)色，點(diǎn)擊 OK，彈出 Real Constant Set Number1 for LINK8 對(duì)話框，如圖 315 所示，在 AREA欄中填拉桿的橫截面積。 EX 是楊氏彈性模量210000， PRXY 是泊松比 。由于在前面的幾步中，我們都將BEAM188 相關(guān)編號(hào)選擇 第 20 頁(yè) 圖 316 定義 梁 材料特性 圖 317 定義 梁 楊氏彈性模量 和 泊松比 為 1，因此在材料特性中也將為 BEAM188 的特性編號(hào)定義為 1。 如圖 318 所示。 第 21 頁(yè) 圖 318 定義梁密度 再點(diǎn)擊 Define Material Model Behavior 對(duì)話框工具欄上的 Material 標(biāo)簽，在下拉菜單中點(diǎn)擊 New Model，如圖 319 所示。定義 LINK8 單元的特性。 圖 319 添加新材料特性 第 22 頁(yè) 圖 320 將材料模型定為 2 定義截面特性 吊臂使用的是 BEAM188 單元，不需要輸入實(shí)常數(shù)，但要求定義截面形狀。 臂架參數(shù)（單位 :mm） 類別 節(jié)數(shù) I、 II 節(jié) III、 IV、 V節(jié) VI、 VII 節(jié) 上弦桿型號(hào) 1： 83 10? ? 6： 83 10? ? 11： 83 6? ? 下弦桿型號(hào) 2： 878? 16： 76 7? 1 17： 635? 斜桁架斜腹桿型號(hào) 3： 48 ? ? 8： 42 3? ? 13： 32 3? ? 水平桁架斜腹桿型號(hào) 4： 42 ? ? 9： 32 3? ? 14： 28 3? ? 水平桁架水平腹桿型號(hào) 5： 32 3? ? 10： 28 3? ? 15： 28 3? ? 點(diǎn)擊 Main MenuPreprocessorSectionsBeamCommon Section，彈出對(duì)話框 Beam Tool，定義梁截面工具，如圖 321。 SubType 是一個(gè)下拉框，在下拉框中可以選擇截面形狀。按圖 321 依次對(duì)截面進(jìn)行定義。它與前面定義的單元類型編號(hào)，實(shí)常數(shù)編號(hào)，材料特性編號(hào)都有關(guān)系。鼠標(biāo)變成黑色箭頭，在用戶圖形界面窗口中拾取要定義的線，然后點(diǎn)擊這個(gè)窗口中的 OK，彈出一個(gè)窗口，如圖 324 所示。在 Real constant set number 下拉列表框中選擇所選中線的實(shí)常數(shù)編號(hào)，這個(gè)對(duì)于 BEAM188單元沒(méi)有意義，所以可以不選，它也不會(huì)影響 BEAM單元的性質(zhì)。在 Element section 下拉列表中選擇選中線的梁?jiǎn)卧慕孛嫣匦?，這只是在劃分吊臂即 BEAM188 單元的網(wǎng)格時(shí)用到，劃分拉桿 LINK8 單元的網(wǎng)格時(shí)不需要選擇。 （ 2）再打開(kāi) Mesh Tool 對(duì)話框，選擇中間部分 Size Controls 中， Lines欄中的 Set 按 鈕，彈出 Element Size on Lines 對(duì)話框，這時(shí)鼠標(biāo)變成黑色箭頭，將上一步中已經(jīng)選取過(guò)的線再選一遍，點(diǎn) OK，彈出 Element Size on Picked Lines 對(duì)話框，如圖 325 所示。在對(duì)話框的第二項(xiàng) No. of element divisions 中輸入 2。 圖 325 劃分網(wǎng)格數(shù) （ 3）再打開(kāi) Mesh Tool 工具欄，點(diǎn) mesh 按 鈕，彈出 mesh line 對(duì)話框如圖 326 所示。選取前兩步所選擇的直線，點(diǎn) OK，關(guān)閉該對(duì)話框。重復(fù)這三步，直到將整個(gè)模型劃分完畢，需要時(shí)間比較長(zhǎng)。 但 開(kāi) 單 元 顯 示 ， 查 看 劃 分 完 網(wǎng) 格 后 模 型 狀 態(tài) 。然后 Utility MenuPlot elements，如圖 328 所示。 圖 328 三維實(shí)體模型 第一節(jié)臂架實(shí)體模型 圖 329 臂架根部實(shí)體模型 臂端結(jié)構(gòu)如圖 330 所示。 圖 331 臂架連接處實(shí)體模型 第 29 頁(yè) 下弦桿在截面變化處的銜接，如圖 332。拉桿固定在塔頂。 點(diǎn)擊 Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructuralDisplacementOn Keypoints，彈出 Apply， U， ROT on KPs 對(duì)話框，如圖 329所示。彈出 ApplyU， ROT， on KPs 對(duì)話框，選擇 ALL DOF。 圖 330 施加拉桿約束 點(diǎn) Apply，以相同的方法對(duì)吊臂上鉸點(diǎn)進(jìn)行約束。 圖 331 定義臂架上鉸點(diǎn)約束 第 31 頁(yè) 優(yōu)化設(shè)計(jì)概述 優(yōu)化設(shè)計(jì)介紹 優(yōu)化設(shè)計(jì)是一種尋找確定最優(yōu)設(shè)計(jì)方案的技術(shù)。也就是說(shuō)，最優(yōu)設(shè)計(jì)方案就是一個(gè)最有效的方案。實(shí)際上，所有可以參數(shù)化的 ANSYS 選項(xiàng)都可以作優(yōu)化設(shè)計(jì)。零階方法是一個(gè)很完善的處理方法，可以很有效地處理大多數(shù)工程問(wèn)題。 對(duì)于這兩種方法， ANSYS 程序提供了一系列的分析 評(píng)估 修正的循環(huán)過(guò)程。這一循環(huán)過(guò)程重復(fù)進(jìn)行直到所有的設(shè)計(jì)要求都滿足為止。例如，隨機(jī)優(yōu)化分析的迭代次數(shù)是可以指定的。 優(yōu)化中的基本概念 在介紹優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程之前，先給出一些基本的定義：設(shè)計(jì)變量，狀態(tài)變量，目標(biāo)函數(shù)，合理和不合理 的設(shè)計(jì)，分析文件，迭代，循環(huán)，設(shè)計(jì)序列等。每個(gè)設(shè)計(jì)變量都有上下限，它定義了設(shè)計(jì)變量的變化范圍。它們是“因變量”，是設(shè)計(jì)變量的函數(shù)。 （ 3）目標(biāo)函數(shù)（ OBJ）是要盡量減小的數(shù)值。在 ANSYS 優(yōu)化程序中，只能設(shè)定一個(gè)目標(biāo)函數(shù)。在 ANSYS 優(yōu)化中，這些變量由用戶定義的參數(shù)來(lái)指定。 （ 5）一個(gè)合理的設(shè)是指滿足所有給定的約束條件的設(shè)計(jì)。而最優(yōu)設(shè)計(jì)是既滿足所有的約束條件又能得到最小目標(biāo)函數(shù)的設(shè)計(jì)（如果所有的設(shè)計(jì)序列都是不合理的，那么最優(yōu)設(shè)計(jì)是最接近合理的設(shè)計(jì)，而不考慮目標(biāo)函數(shù)的數(shù)值）。它必須包含一個(gè)參數(shù)化的模型，用參數(shù)定義模型并指出設(shè)計(jì)變量，狀態(tài)變量和目標(biāo)函數(shù)。 （ 7）一次循環(huán)指一個(gè)分析周期（可以理解為執(zhí)行一次分析文件）。優(yōu)化迭代（或僅僅是迭代過(guò)程）是產(chǎn)生新的優(yōu)化序列的一次或多次分析循環(huán)。但對(duì)于一階方法，一次迭代代表多次循環(huán)。一般來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)系列由優(yōu)化變量的數(shù)值來(lái) 確定，但所有的模型參數(shù)（包括不是優(yōu)化變量參數(shù)）組成一個(gè)設(shè)計(jì)系列。該數(shù)據(jù)庫(kù)可以存儲(chǔ)（在文件 ），也可以隨時(shí)讀入優(yōu)化處理器中。 共有兩種方法實(shí)現(xiàn) ANSYS 優(yōu)化設(shè)計(jì)：批處理方法和通過(guò) GUI 交互式地完成。 其 中生成循環(huán)所用的分析文件必須包括整個(gè)分析的過(guò)程，而且必須滿足以下條件： (1)參數(shù)化建立模型（ PREP7）。 (3)提取并指定狀態(tài)變量和目標(biāo)函數(shù)（ POST1/POST26）。這一步是標(biāo)準(zhǔn)的做法，但不是必須的（ BEGIN 或 OPT）。 (6)聲明優(yōu)化變量。 (8)指定優(yōu)化循環(huán)控制方式。 (10)查看設(shè)計(jì)序列結(jié)果（ OPT） 和后處理（ POST1/POST26）。 分析文件生成是 ANSYS 優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程中的關(guān)鍵部分。分析文件中可以包括 ANSYS 提供的任意分析類型（結(jié)構(gòu)，熱，電磁等，線性或者