搜索ANSYS經(jīng)典APDL編程經(jīng)驗總結
2016-02-03 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
在使用ANSYS的過程中的一些經(jīng)驗總結:
1.ANSYS中的一些關鍵概念的理解;
參數(shù)化程序設計語言(APDL)
參數(shù)化程序設計語言(APDL:ANSYS Parametric Design Language)實質上由類似于FORTRAN77的程序設計語言部分和1000多條ANS
YS命令組成。其中,程序設計語言部分與其它編程語言一樣,具有參數(shù)、數(shù)組表達式、
函數(shù)、流程控制(循環(huán)與分支)、重復執(zhí)行命令、縮寫、宏以及用戶程序等。標準的AN
SYS程序運行是由1000多條命令驅動的,這些命令可以寫進程序設計語言編寫的程序,命
令的參數(shù)可以賦確定值,也可以通過表達式的結果或參數(shù)的方式進行賦值。從ANSYS命令
的功能上講,它們分別對應ANSYS分析過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(zhí)行求解和后處理計算結果等指令。
用戶可以利用程序設計語言將ANSYS命令組織起來,編寫出參數(shù)化的用戶程序,從而
實現(xiàn)有限元分析的全過程,即建立參數(shù)化的CAD模型、參數(shù)化的網(wǎng)格劃分與控制、參數(shù)化
的材料定義、參數(shù)化的載荷和邊界條件定義、參數(shù)化的分析控制和求解以及參數(shù)化的后
處理。
宏是具有某種特殊功能的命令組合,實質上是參數(shù)化的用戶小程序,可以當作ANSY
S的命令處理,可以有輸入?yún)?shù)或沒有輸入?yún)?shù)。
縮寫是某條命令或宏的替代名稱,它與被替代命令或宏存在一一對應的關系,在AN
SYS中二者是完全等同的,但縮寫更符合用戶習慣,更易于記憶,減少敲擊鍵盤的次數(shù)。
ANSYS工具條就是一個很好的縮寫例子。
用戶界面設計語言(UIDL)
標準ANSYS交互圖形界面可以驅動ANSYS命令,提供命令的各類輸入?yún)?shù)接口和控制
開關,用戶在圖形驅動的級別上進行有限元分析,整個過程變得直觀輕松。用戶圖形界
面設計語言(UIDL)就是編寫或改造ANSYS圖形界面的專用設計語言,主要完成以下三種
圖形界面的設計:
主菜單系統(tǒng)及菜單項
對話框和拾取對話框
幫助系統(tǒng)
通過用戶界面設計語言(UIDL),用戶可以在擴充ANSYS功能的同時建立起對應的圖
形驅動界面,如在主菜單的某位置增加菜單項,設計對應的對話框、拾取對話框,實現(xiàn)
參數(shù)的輸入和其它程序運行的控制,同時提供相應的聯(lián)機幫助,使操作者能方便地獲取
系統(tǒng)幫助。
用戶程序特性(UPFs)
用戶程序特性(UPFs)向用戶提供豐富的FORTRAN77用戶程序開發(fā)子程序和函數(shù),用
戶利用它們從開發(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(shù),編寫
用戶功能的源代碼程序,在與ANSYS版本要求匹配的FORTRAN或C++編譯器上重新編譯和連
接,生成用戶版本的ANSYS程序。另外,還提供了外部命令功能,允許用戶創(chuàng)建ANSYS可
以利用的共享庫。用戶可以開發(fā)下列方面的功能程序:
開發(fā)用戶子程序實現(xiàn)從ANSYS數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)或將數(shù)據(jù)寫入ANSYS數(shù)據(jù)庫。該種子程序
可以編譯連接到ANSYS中,此時ANSYS提供了10個數(shù)據(jù)庫操作命令;如果作為外部命令處
理,可以在ANSYS的任何模塊中運行;
利用ANSYS提供的子程序定義各種類型的載荷,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(jié)點方向矩陣;
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)建用戶優(yōu)化程序;
ANSYS程序作為子程序在用戶程序中調用。
ANSYS數(shù)據(jù)接口
ANSYS程序在分析過程中存在大量的設計分析數(shù)據(jù),一部分在運行時置于計算機的內(nèi)
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
,其它文件都是二進制文件,分別以不同的格式進行寫入,如:數(shù)據(jù)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-質量矩陣文件等等。ANSYS數(shù)據(jù)接口詳細地闡
述每種二進制文件的格式,然后介紹從這些數(shù)據(jù)文件提取各種數(shù)據(jù)的子程序或函數(shù),從
而實現(xiàn)對二進制數(shù)據(jù)的讀寫和修改。顯然,它滿足了用戶以下三種基本需要:檢查或觀
察過程數(shù)據(jù)或結果數(shù)據(jù);通過修改ANSYS的數(shù)據(jù)文件達到控制或修正計算;提取結果數(shù)據(jù)
進行分析處理。
ANSYS數(shù)據(jù)接口提供了兩條模型和數(shù)據(jù)庫信息的轉換和傳遞命令,即CDREAD和CDWRI
TE,前者將一個符合ANSYS讀入或寫出格式的模型和數(shù)據(jù)庫文件信息讀入到ANSYS數(shù)據(jù)庫
中,后者的作用正好相反。同時,為了減少轉換或傳遞的時間,提高效率,還提供重定
向自由度映射關系和其它數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的傳遞和轉換,也實現(xiàn)了
ANSYS自身數(shù)據(jù)庫文件代碼化后便于存儲或機器之間的傳遞。
ANSYS數(shù)據(jù)接口還闡述了圖形文件的格式,幫助用戶將ANSYS圖形文件轉換成其它格
式,如AI等。
參數(shù)化程序設計語言(APDL:ANSYS Parametric Design Language)實質上由類似于FORTRAN77的程序設計語言部分和1000多條ANS
YS命令組成。其中,程序設計語言部分與其它編程語言一樣,具有參數(shù)、數(shù)組表達式、
函數(shù)、流程控制(循環(huán)與分支)、重復執(zhí)行命令、縮寫、宏以及用戶程序等。標準的AN
SYS程序運行是由1000多條命令驅動的,這些命令可以寫進程序設計語言編寫的程序,命
令的參數(shù)可以賦確定值,也可以通過表達式的結果或參數(shù)的方式進行賦值。從ANSYS命令
的功能上講,它們分別對應ANSYS分析過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(zhí)行求解和后處理計算結果等指令。
用戶可以利用程序設計語言將ANSYS命令組織起來,編寫出參數(shù)化的用戶程序,從而
實現(xiàn)有限元分析的全過程,即建立參數(shù)化的CAD模型、參數(shù)化的網(wǎng)格劃分與控制、參數(shù)化
的材料定義、參數(shù)化的載荷和邊界條件定義、參數(shù)化的分析控制和求解以及參數(shù)化的后
處理。
宏是具有某種特殊功能的命令組合,實質上是參數(shù)化的用戶小程序,可以當作ANSY
S的命令處理,可以有輸入?yún)?shù)或沒有輸入?yún)?shù)。
縮寫是某條命令或宏的替代名稱,它與被替代命令或宏存在一一對應的關系,在AN
SYS中二者是完全等同的,但縮寫更符合用戶習慣,更易于記憶,減少敲擊鍵盤的次數(shù)。
ANSYS工具條就是一個很好的縮寫例子。
用戶界面設計語言(UIDL)
標準ANSYS交互圖形界面可以驅動ANSYS命令,提供命令的各類輸入?yún)?shù)接口和控制
開關,用戶在圖形驅動的級別上進行有限元分析,整個過程變得直觀輕松。用戶圖形界
面設計語言(UIDL)就是編寫或改造ANSYS圖形界面的專用設計語言,主要完成以下三種
圖形界面的設計:
主菜單系統(tǒng)及菜單項
對話框和拾取對話框
幫助系統(tǒng)
通過用戶界面設計語言(UIDL),用戶可以在擴充ANSYS功能的同時建立起對應的圖
形驅動界面,如在主菜單的某位置增加菜單項,設計對應的對話框、拾取對話框,實現(xiàn)
參數(shù)的輸入和其它程序運行的控制,同時提供相應的聯(lián)機幫助,使操作者能方便地獲取
系統(tǒng)幫助。
用戶程序特性(UPFs)
用戶程序特性(UPFs)向用戶提供豐富的FORTRAN77用戶程序開發(fā)子程序和函數(shù),用
戶利用它們從開發(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(shù),編寫
用戶功能的源代碼程序,在與ANSYS版本要求匹配的FORTRAN或C++編譯器上重新編譯和連
接,生成用戶版本的ANSYS程序。另外,還提供了外部命令功能,允許用戶創(chuàng)建ANSYS可
以利用的共享庫。用戶可以開發(fā)下列方面的功能程序:
開發(fā)用戶子程序實現(xiàn)從ANSYS數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)或將數(shù)據(jù)寫入ANSYS數(shù)據(jù)庫。該種子程序
可以編譯連接到ANSYS中,此時ANSYS提供了10個數(shù)據(jù)庫操作命令;如果作為外部命令處
理,可以在ANSYS的任何模塊中運行;
利用ANSYS提供的子程序定義各種類型的載荷,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(jié)點方向矩陣;
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)建用戶優(yōu)化程序;
ANSYS程序作為子程序在用戶程序中調用。
ANSYS數(shù)據(jù)接口
ANSYS程序在分析過程中存在大量的設計分析數(shù)據(jù),一部分在運行時置于計算機的內(nèi)
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
,其它文件都是二進制文件,分別以不同的格式進行寫入,如:數(shù)據(jù)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-質量矩陣文件等等。ANSYS數(shù)據(jù)接口詳細地闡
述每種二進制文件的格式,然后介紹從這些數(shù)據(jù)文件提取各種數(shù)據(jù)的子程序或函數(shù),從
而實現(xiàn)對二進制數(shù)據(jù)的讀寫和修改。顯然,它滿足了用戶以下三種基本需要:檢查或觀
察過程數(shù)據(jù)或結果數(shù)據(jù);通過修改ANSYS的數(shù)據(jù)文件達到控制或修正計算;提取結果數(shù)據(jù)
進行分析處理。
ANSYS數(shù)據(jù)接口提供了兩條模型和數(shù)據(jù)庫信息的轉換和傳遞命令,即CDREAD和CDWRI
TE,前者將一個符合ANSYS讀入或寫出格式的模型和數(shù)據(jù)庫文件信息讀入到ANSYS數(shù)據(jù)庫
中,后者的作用正好相反。同時,為了減少轉換或傳遞的時間,提高效率,還提供重定
向自由度映射關系和其它數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的傳遞和轉換,也實現(xiàn)了
ANSYS自身數(shù)據(jù)庫文件代碼化后便于存儲或機器之間的傳遞。
ANSYS數(shù)據(jù)接口還闡述了圖形文件的格式,幫助用戶將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ANSYS中的體現(xiàn)就是關鍵點(keypoint),面(area),體(volume)等。 而有限元模型是指用于有限元計算的信息,常常和關鍵點,面,體等混淆的是節(jié)點(node),單元(單元)。 真正的用于有限元計算的是節(jié)點和單元,而不是所謂的關鍵點(keypoint)等,關鍵點等是創(chuàng)建有限元模型時的幾何信 息而已。
(2) 待續(xù)。。。
2.APDL中的選擇命令總結
在使用APDL編程的過程中,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。相對來講最常用,最有技巧性的操作往往是選擇(select),選
擇點,線,面,體,節(jié)點,單元等施加操作的對象, 通常的選擇方式有:
<1>. 通過圖元的編號來進行選擇
包括給定其具體的編號,或編號的序列(等差序列:其開始,結束,步長),在APDL中相應的命令中指定Vmax,Vmin等參數(shù);
<2>. 通過依附關系(attached to)來選取
ANSYS中的圖元是有關聯(lián)關系的,低維的對象是依附于高層次的對象的,比如說關鍵點是依附于線,面,體,節(jié)點依附于單元的。
<3>. 通過位置(by location)來選擇
這種方式包含在*SEL命令的參數(shù)里面。
<4>. 由材料屬性,單元類型的不同進行選擇
這也是一種很方便的方式, 在命令流中是通過指定*SEL的參數(shù)來執(zhí)行的。
S:從包含所有的同類型的對象集合中選取一個集合。
R:從當前選擇的對象集合中選取一個集合。
U:從當前選擇的對象集合中反選取一個集合。A:從包含所有同類型對象的集合中選取一個集合并入當前集合。
PS:這些選擇方式都是在GUI下面有相應的選項的。
3.從數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)的方法
APDL編程的另一個重要的操作就是如何提取ANSYS數(shù)據(jù)庫的信息。
<1>.*GET和*VGET命令;其中*GET是提取標量參數(shù)的命令,而*VGET是批量提取數(shù)據(jù)庫的信息的命令。
<2>.等價的內(nèi)嵌提取函數(shù);
<3>.對象信息查詢函數(shù);ANSYS中提取數(shù)據(jù)庫信息的查詢函數(shù)是**INQR(其中**代表KP,LS,AR,VL,ND,分別代表關鍵點,線,面,體,節(jié)點等的信息),但是對應于單元的查詢函數(shù)是ELMIQR。
<4>.用/INQUIRE函數(shù)來查詢系統(tǒng)信息,包括路徑,工作目錄,工作文件名等。
4.常見的一些操作的模板
比如說,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
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(xù)
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