耦合场分析ANSYS.ppt

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1、耦合场分析（ANSYS）,第一章 引言:有限元分析与ANSYS 第二章 耦合场分析简介 第三章 顺序耦合场分析 第四章 顺序耦合场分析 第五章 热-应力分析 第六章 APDL 基础 第七章 ANSYS常识,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,目录,第 一 章 引言：有限元分析与ANSYS,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,A. 什么是有限元分析？ B. 关于ANSYS C. 关于ANSYS公司,一、引言：有限元分析与ANSYS,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,有限元分析是一种模拟设计荷载条件，并且确定在荷载条件下的设计响应的方法。 它是用被称之为“单元”的离散的块体来模拟设计。,每一个单元都有确定的方程来

2、描述在一定荷载下的响应。 模型中所有单元响应的“和”给出了设计的总体响应。 单元中未知量的个数是有限的，因此称为“有限单元”。,Historical Note The finite element method of structural analysis was created by academic and industrial researchers during the 1950s and 1960s. The underlying theory is over 100 years old, and was the basis for pen-and-paper calculation

3、s in the evaluation of suspension bridges and steam boilers.,A.什么是有限元分析?,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,这种包含有限个未知量的有限单元模型，只能近似具有无限未知量的实际系统的响应。 所以问题是：怎样才能达到最好的“近似”？,实际系统,有限元模型,然而，对该问题还没有一个容易的解决方案。这完全依赖于你所模拟的对象和模拟所采用的方式。但是，我们将尽力通过这次培训为你提供指南。,A.什么是有限元分析?,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,为什么需要有限元分析？ 减少模型试验的数量 计算机模拟容许对大量的假设情况进行快速有效的试验。 模

4、拟不适合在原型上试验的设计。 例如：器官移植，比如人造膝盖。 概要: 节省费用 节省时间 缩短产品开发时间! 创造出更可靠、高品质的设计,A.什么是有限元分析?,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,ANSYS是一个完整的FEA软件包，它适合世界范围各个工程领域的工程师们使用: 结构分析 热分析 流体分析，包括CFD（计算流体动力学） 电 / 静电场分析 电磁场分析 ANSYS在部分工业领域中的应用如下： 航空航天 汽车工业 生物医学 桥梁、建筑 电子产品 重型机械 微机电系统 运动器械,B.关于ANSYS,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,ANSYS/Multiphysics 是ANSYS产品的“旗舰”

5、，它包括所有工程学科的所有性能 ANSYS/Multiphysics有三个主要的组成产品 ANSYS/Mechanical - ANSYS/机械-结构及热 ANSYS/Emag -ANSYS电磁学 ANSYS/FLOTRAN - ANSYS计算流体动力学 其它产品: ANSYS/LS-DYNA -高度非线性结构问题 DesignSpace CAD环境下，适合快速分析容易使用的设计和分析工具 ANSYS/ProFEA Pro/ENGINEER的ANSYS 分析接口。,B.关于ANSYS,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,DesignSpace,B.关于ANSYS,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,超弹密

6、封,结构分析 用于确定变形、应变、应力及反力。,静力分析 用于静态荷载. 可以考虑结构的线性及非线性行为，例如：大变形、大应变、应力刚化、接触、塑性、超弹及蠕变等.,B.关于ANSYS,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,动力分析 包括质量和阻尼效应。 模态分析，用于计算固有频率和振型。 谐响应分析，用于确定结构对正弦变化的已知幅值和频率载荷的响应。 瞬态动力学分析，用于确定结构对随时间任意变化载荷的响应，可以考虑与静力分析相同的结构非线性行为。 其它结构功能 谱分析 随机振动 特征值屈曲 子区模型,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,B.关于ANSYS,January 30, 2001 Inventor

7、y #001441 2-13,用ANSYS/LS-DYNA进行显示动力分析 模拟以惯性力为主的大变形分析。 用于模拟冲击、碰撞、快速成形等。,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,B.关于ANSYS,热分析 热分析用于确定物体中的温度分布。热分析考虑的物理量是：热量的获取和损失、热梯度、热通量。 可模拟三种热传递方式：热传导、热对流、热辐射。,稳态分析 忽略时间效应 瞬态分析 确定以时间为函数的温度值等。 可模拟相变（熔化及凝固）,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,B.关于ANSYS,电磁分析 电磁分析用于计算电磁装置中的磁场 静态磁场及低频电磁场分析 模拟由直流电源，低频交流电或低频瞬时信号引起的磁场。

8、,例如：螺线管制动器、电动机、变压器 磁场分析中考虑的物理量是：磁通量密度、磁场密度、磁力和磁力矩、阻抗、电感、涡流、能耗及磁通量泄漏等。,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,B.关于ANSYS,January 30, 2001 Inventory #001441 2-16,高频电磁场分析 模拟电磁波的传播装置 例如：微波及RF无源组件、波导、同轴连接器。 电磁场分析中考虑的物理量是：S-参数、Q-因子、反射波损耗、电介质及传导损耗,同轴电缆中的电场 (EFSUM),耦合场分析ANSYS讲义刘恒,B.关于ANSYS,静电学 计算由电压或电荷激发引起的电场。 例如：高压装置，微机电系统（MEMS），传

9、输线。 典型的物理量是：电场强度和电容。 电流传导 计算在一定电压下的导体的电流 电路耦合 电磁装置与电路的耦合,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,B.关于ANSYS,电磁分析类型: 静态磁场分析用于计算由直流电(DC)或永磁体产生的磁场。 交变磁场分析用于计算由交流电(AC)产生的磁场 瞬态磁场分析用于计算随时间变化的磁场。,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,B.关于ANSYS,计算流体动力学(CFD) 用于确定流体中的流动状态和温度。 ANSYS/FLOTRAN能模拟层流和湍流，可压缩和不可压缩流体，以及多组份流。 应用：航空航天，电子元件封装，汽车设计。 典型的物理量是：速度，压力，温度，对流换

10、热系数。,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,B.关于ANSYS,声学分析 用于模拟流体介质和周围固体的相互作用。 例如：扬声器，汽车内部，声纳 典型的物理量是：压力分布、位移和自振频率。 容器内流体分析 模拟容器内的非流动流体的影响，确定由于晃动引起的静水压力。 例如：油罐，其它液体容器 热和质量的传输 在两点之间质量传输（如在一个管子中）产生的热量计算由一个一维单元完成,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,B.关于ANSYS,双金属片受热变形,耦合场分析考虑两个或多个物理场之间的相互作用。因为两个物理场之间相互影响，所以单独求解一个物理场是不可能的。因此你需要一个能够将两个物理场组合到一起求解的分析软

11、件。,例如： 热-应力分析 压电分析（电场和结构） 声学分析（流体和结构） 热-电分析 感应加热（磁场和热） 静电-结构分析,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,B.关于ANSYS,ANSYS公司 ANSYS产品家族的开发者 总部位于Canonsburg, PA - USA （匹兹堡南部）,C.关于ANSYS公司,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,January 30, 2001 Inventory #001441 2-23,ANSYS支持销售商(ASDs) ANSYS销售及支持网络 全世界超过75家办事处 地区级专家咨询及培训,C.关于ANSYS公司,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,ANSYS 支持管理

12、 (ASC) 在您公司站点与ANSYS联系 ANSYS通信的焦点；软件更新、错误提示、时事通讯和其它邮件形式。 如果您需要更多有关ANSYS及其公司的信息，请查看： 在线文档资料 其它ANSYS培训手册,C.关于ANSYS公司,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,第 二 章 耦合场分析简介,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,耦合场分析简介,耦合场分析的定义 耦合场分析是指在有限元分析的过程中考虑了两种或者多种工程学科物理场的交叉作用和相互影响耦合。例如，压电分析考虑了结构和电场的相互作用，它主要解决由于所施加的位移载荷引起的电压分布问题，反之亦然；其他的耦合场分析还有热-

13、应力耦合分析、热-电耦合分析、流体-结构耦合分析、磁-热耦合分析和磁-结构耦合分析等等。,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,耦合场分析的类型 耦合场分析的过程取决于所需解决的问题是由哪些场的耦合作用，但是耦合场的分析最终可归结为两种不同的方法“序贯耦合方法和直接耦合方法”： 序贯耦合解法是按照顺序进行两次或更多次的相关场分析，它是通过把第一次场分析的结果作为第二次场分析的载荷来实现两种场的耦合的，例如序贯热-应力耦合分析是将热分析得到的节点温度作为体力载荷施加在后序的应力分析中来实现耦合的； 直接耦合解法利用包含所有必须自由度的耦合单元类型，仅仅通过一次求解就能得出耦合场分析结果。在这种情形下耦合

14、是通过计算包含所有必须项的单元矩阵或单元载荷向量来实现的，例如利用单元SOLID5、PLANE13或SOLID98可直接进行压电分析。,耦合场分析简介,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,直接耦合解法或序贯耦合解法的用途 对于不存在高度非线性相互作用的情形，序贯耦合解法更为有效和方便，因为我们可以独立的进行两种场的分析。例如对于序贯热-应力耦合分析可以先进行非线性瞬态热分析，再进行线性静态应力分析，而后我们可以用热分析中任意载荷步或时间点的节点温度作为载荷进行应力分析，这里耦合是一个循环过程，其中迭代在两个物理场之间进行、直到结果收敛到所需要的精度； 直接耦合解法在解决耦合场相互作用具有高度非线性时

15、更具优势，并且可利用耦合公式一次性得到最好的计算结果。直接耦合解法的例子很多，压电分析伴随流体流动的热传导问题以及电路-电磁场耦合分析求解这类耦合场相互作用问题都有专门的单元供直接选用 。,耦合场分析简介,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,单位制 在ANSYS中应确保你所输入所有数据单位制的统一。可以使用任何单位制。对电磁场分析，参见ANSYS Commands Reference中EMUNIT命令对于自由空间中磁导率和介电常数设定的更多信息。 对微电机械系统（MEMS），用更合适的单位制建立模型会更加方便，因为MEMS部件通常大小为几微米。为方便，表1-1到1-8列出从标准的MKS转换到MKSV

16、 及MSVfA及的转换系数。,耦合场分析简介,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,力学从MKS到uMKSV的转换系数,耦合场分析简介,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,热学从MKS到uMKSV的转换系数,耦合场分析简介,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,电学从MKS到uMKSV的转换系数,耦合场分析简介,第 三章 顺序耦合场分析,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,什么是顺序多场耦合 顺序多场耦合是指将不同工程领域多个相互作用的综合分析，求解一个完整的工程问题。为了方便，本章把与一个工程学科求解分析相联系的过程叫做一个物理分析。当一个物理分析的输入依赖于另一个分析的结果，那么这些分析

17、是耦合的。 有些情况只使用“单向”耦合。例如计算流过水泥墙的流场提供了对墙壁进行结构分析的压力载荷。压力引起墙的变形，反过来又会影响墙周围流场的几何形状。实际上流场的几何形状变化很小，可以忽略不计。因此就没必要再返回来计算变形后的流场。当然在此分析中，流体单元用于求解流场，结构单元用于计算应力和变形。,顺序耦合场分析,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,什么是顺序多场耦合 一个较复杂的情况是感应加热问题，交流电磁场分析计算出焦耳热生成的数据，瞬态热分析用于预测时间相关的温度解。但在两个物理分析中材料的性能都是随温度明显变化的，造成感应热问题求解的复杂性。这就需要两种物理分析的反复进行。 顺序耦合是指

18、多个物理分析一个一个按顺序分析。第一个物理分析的结果作为第二个物理分析的载荷。如果分析是完全耦合的，那么第二个物理分析的结果又会影响第一个物理分析的输入。,顺序耦合场分析,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,什么是顺序多场耦合 全部载何可分为以下两类： 基本物理载荷，不是其它物理分析的函数，这种载荷也叫名义边界条件； 耦合载荷，是其它物理分析的结果。,顺序耦合场分析,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,什么是顺序多场耦合 典型ANSYS顺序耦合分析应用包括： 热应力 感应加热 感应搅拌 稳态流体结构耦合 磁结构耦合 静电结构耦合 电流传导静磁 ANSYS程序能够使用一个数据库文件进行多物理耦合分析，使用同

19、一个有限元模型。而这些单元所代表的物理意义在不同的物理分析中是不同的，这就用到物理环境的概念。,顺序耦合场分析,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,什么是物理环境？ ANSYS程序使用物理环境的概念进行顺序耦合场分析。可以将所有的操作参数及某一物理分析选项全部写入一个物理环境文件。它是一个ASCII文件，用以下方法创建： Command: PHYSICS, WRITE, TITLE, FILENAME, EXT, DIR GUI: Main Manu: PreprocessorPhysics Environ Main Manu: SolutionPhysics Environ 针对一个具体的工作名可

20、以定义多达9个物理环境。在physics命令中可为每一个物理环境定义一个唯一的标题。,顺序耦合场分析,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,什么是物理环境？ ANSYS为每一个物理环境指定唯一的编号并作为物理环境文件扩展名的一部分。建议使用标题描述分析的物理环境。这个标题应该与在/Title命令中（Utility MenuFileCreate Title）设定的标题区分开。 Physics, Write命令创建物理环境文件（例如Jobname, PH1）,并将ANSYS数据库中的如下信息写入这个文件：,顺序耦合场分析,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,什么是物理环境？ 单元类型及KEYOPT设定； 实常数

21、； 材料属性； 单元坐标系 求解分析选项； 载荷步选项； 约束方程； 耦合节点集； 施加的边界条件和载荷； GUI过滤设置； 分析标题（/TITLE）；,顺序耦合场分析,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,什么是物理环境？ 使用PHYSICS，READ命令(Main MenuPrepreccssorPhysicsEnvironread)读取一个物理环境文件。 使用写入此物理环境文件时使用的文件名或标题（标题在物理环境文件的开头）。在读入物理环境以前，ANSYS程序将清除数据库中所有的边界条件，载荷，节点耦合，材料属性，分析选项，约束方程。,顺序耦合场分析,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,一般分析步骤

22、进行顺序耦合场分析可使用间接法或物理环境法。 对于间接方法，使用不同的数据库和结果文件，图31为用间接方法的典型顺序耦合分析数据流程图。每个数据库包含合适的实体模型，单元，载荷等。可以把一个结果文件读入到另一个数据库中。但单元和节点编号在数据库和结果文件中必须是一致的。,顺序耦合场分析,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,顺序耦合场分析,图31间接法顺序耦合分析数据流程图,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,一般分析步骤 图32为物理环境方法的数据流程图，对于这种方法，整个模型使用一个数据库。数据库中必须包含所有物理分析所需的节点和单元。对于每个单元或实体模型图元，必须定义一套属性编号，包括单元类型号，材

23、料编号，实常数编号及单元坐标系编号。所有这些编号在所有物理分析中是不变的。但在每个物理环境中，每个编号对应的实际的属性是不同的，例如实常数和单元类型。模型中的某一区域在某一个物理环境中，可以是无效的，本章后面将详细解释。,顺序耦合场分析,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,顺序耦合场分析,图32使用物理环境顺序耦合场分析数据流程,第 四章 直接耦合场分析,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,什么是直接耦合场分析 在直接耦合场分析中，只需用耦合场单元进行一次分析。 表4-1具有耦合场分析能力的单元,直接耦合场分析,有限元模型可以混合一些带有VOLT自由度的耦合场单元，要保证相容

24、性，单元必须有相同的支反力,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,什么是直接耦合场分析 耦合场单元包含所有必要的自由度，通过计算适当的单元矩阵（矩阵耦合）或是单元载荷矢量（载荷矢量耦合）来实现场的耦合。在用矩阵耦合方法计算的线性问题中，通过一次迭代即可完成耦合场相互作用的计算，而载荷矢量耦合方法在完成一次耦合响应中至少需要二次迭代。对于非线性问题，矩阵方法和载荷矢量耦合方法均需迭代。 表4-2给出了ANSYS/Multiphysics产品用于直接方法时所支持的不同类型的耦合场分析，以及每种类型所需要的耦合类型。想进一步了解有关矩阵和载荷矢量耦合请参阅ANSYS Theory Reference。 AN

25、SYS/Professional软件包只支持热电直接耦合 ANSYS/Emag软件包只支持电磁场和电磁电路直接耦合。,直接耦合场分析,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,直接耦合场分析,表4-2直接耦合场分析中用到的耦合方法,注意在子结构分析中使用载荷矢量耦合方法的耦合场单元无效。在生成子结构的过程中，迭代解无效，所以，ANSYS程序忽略所有的载荷矢量和反馈耦合效应。 因为有时载荷矢量耦合场单元的非线性行为可能很严重，故需要用到预测器和线性搜索选项以加强收敛。ANSYS Structural Analysis Guide中的8介绍了这些选项。,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,热电分析 在ANSYS/M

26、ultiphysics和ANSYS/Professional软件包中提供热电分析功能，即计算导体中由于直流电(DC)带来的焦耳热所造成的温度分布。典型应用为加热线圈、保险丝和电子部件。 进行热电分析需要用到下列单元类型： LINK68耦合热电线单元 PLANE67耦合热电四边形单元 SOLID69耦合热电六面体单元 SOLID5耦合场六面体单元 SOLID98耦合场四面体单元 SHELL157耦合热电壳单元,直接耦合场分析,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,热电分析 注意要点：耦合场分析既可以是稳态的，也可是瞬态的，其步骤与稳态或瞬态热分析基本一样(参见ANSYS Thermal Analysis

27、 Guide)。 应注意以下要点： 瞬态分析仅考虑到瞬态热效应，而忽略电容和电感等瞬态电效应。 必须定义电阻率(RSVX)和热传导率(KXX)，它们可以是常数，也可与温度相关。,直接耦合场分析,第 五 章 热-应力分析,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,本章简要描述如何作热-应力分析. 目的有两个: 向用户展示在应力分析中如何施加热载荷 向用户介绍耦合分析. 主要包括以下主题: A. 概述 B. 顺序耦合 C.直接耦合 D. 专题讨论,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,热-应力分析,热应力的产生 结构受热或变冷时，由于热胀冷缩产生变形. 若变形受到某些限制如位移受到约束或施加相反的力则在结构中 产生热

28、应力. 产生热应力的另一个原因是由于材料不同而形成的不均匀变形(如, 不同的热膨胀系数).,约束产生 热 应力,材料不同产 生热应力,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,A.概述,在ANSYS中解决热-应力问题的方法有两种。两种方法各有长处。 顺序耦合 传统方法使用两种单元类型，将热分析的结果做为结构温度载荷 当运行很多热瞬态时间点但结构时间点很少时效率较高 可以很容易地用输入文件实现自动处理 直接 新方法使用一种单元类型就能求解两种物理问题 热问题和结构现象之间可实现真正的耦合 在某些分析中可能耗费过多的时间,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,A.概述,顺序耦合涉及两种分析:,1. 首先做一个稳态 (

29、或瞬态) 热分析 建立热单元模型 施加热载荷 求解并查看结果 2. 然后做静力结构分析 把单元类型转换成结构单元. 定义包括热膨胀系数在内的结构材料属性. 施加包括从热分析得到的温度在内的结构载荷 求解并查看结果,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,A.概述,1. 热分析 该过程在前面已有描述. 2. 结构分析 a) 返回到 PREP7，把热单元类型转换成结构类型. Preprocessor Element Type Switch Elem Type 或用 ETCHG 命令 注意: 转换单元类型时，将把所有的单元选项重新设置回它们原来的缺省设置. 例如, 若用户在热分析中使用的是2-D轴对称单元，则

30、需要在转换后重新指定轴对称选项. 因此,一定要确保设置正确的单元选项 : Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete Options 或使用 ETLIST 和 KEYOPT 命令,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,B.顺序耦合,b) 定义结构的材料属性 (EX,等.), 包括热膨胀系数 (ALPX). (若使用的是ANSYS提供的材料库，材料 的热属性和结构属性均已定义，该步可以省略.) 注意: 如果没有定义 ALPX或将该项设置为0，则不能计算热应变. 用户可以使用该项技巧 “关闭” 温度的影响! c) 指定静力分析类型. 该步仅在热分析类型为瞬态时使用

31、Solution -Analysis Type- New Analysis 或使用 ANTYPE 命令,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,B.顺序耦合,d) 施加结构载荷并把温度作为载荷的一部分. Solution -Loads- Apply -Structural- Temperature From Therm Analy 或使用 LDREAD 命令 e) 求解. f) 查看应力结果.,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,B.顺序耦合,直接耦合 通常只涉及用 耦合单元 的分析，该单元包括必要的自由度.,1. 首先用以下耦合单元之一建立模型并划分网格 PLANE13 (板实体单元) SOLID5 (六面

32、体单元) SOLID98 (四面体单元tetrahedron). 在模型上施加结构载荷、热载荷及约束. 求解并查看热分析结果和结构分析结果.,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,C.直接耦合,顺序耦合 对不是高度非线性的耦合情况, 顺序方法更有效，更灵活，因为可以相互独立地执行两种分析. 在顺序热-应力分析中，例如，在非线性瞬态热分析之后可以紧接着进行线性静力分析. 然后可以 把热分析中任意荷载步或时间点的节点温度作为应力分析的载荷.,直接耦合 对耦合场的相互作用是高度非线性的情况，直接方法优先，并且该方法在用耦合公式单一求解时是最好的 直接耦合的例子包括压电分析, 有流体流动的共轭传热问题及电路电

33、磁分析,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,D.顺序耦合和直接耦合比较,第 六 章 APDL 基础,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,UIDL、 APDL、 UPF三类二次开发方法重点介绍APDL。 APDL 是 ANSYS 参数化设计语言的 的缩写,它是一种允许使用参数并能完成一系列任务的强大的程序语言。 使用 APDL, 您可以: 用参数而不是用数值输入模型尺寸，材料类型等。 从 ANSYS 数据库中获取信息, 比如节点位置或最大应力。 在参数中进行数学运算，包括矢量和矩阵运算。 把常用的命令或宏定义成缩写形式。 建立一个宏使用if-then-else分支和do循环等来执行一系列任务。,耦合场分析A

34、NSYS讲义刘恒,概述,这一章的目的是向您介绍APDL的基本功能使您能够: 定义并使用标量参数 从 ANSYS 数据库中获取信息 您可以从在线帮助的APDL手册中获得更多的信息。 我们将就以下问题展开讨论: A. 定义参数 B. 利用参数 C. 获取数据库信息 D. 数组参数 E. 宏基础 F. APDL综合实例,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,概述,January 30, 2001 Inventory #001441 12-65,用以下格式定义参数 Name=Value 可以在输入窗口或标量参数对话框中输入 (Utility Menu Parameters Scalar Parameters.

35、) 参数名不能超过8个字符。 值可以是一个数值，一个以前定义过的参数，一个函数，一个参数表达式，或者一个字符串（用单引号括住）。,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,A.定义参数,例子: inrad=2.5 outrad=8.2 numholes=4 thick=outrad-inrad e=2.7e6 density=0.283 bb=cos(30) pi=acos(-1),g=386 massdens=density/g circumf=2*pi*rad area=pi*r*2 dist=sqrt(y2-y1)*2+(x2-x1)*2) slope=(y2-y1)/(x2-x1) theta=a

36、tan(slope) jobname=proj1,用 *SET 看有用参数列表,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,A.定义参数,以上例子是关于标量参数的, 它只有一个值 数字或者字符。 ANSYS 也提供数组参数, 它有若干个值。数字数组和字符数组都是有效的。字符数组在本教程中不讨论。,xvalues =,filnam =,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,A.定义参数,一些命名规则: 参数名不超过8个字符，并以字母开头。 参数名中只能出现字母，数字和下划线。 避免以下划线开头，这在 ANSYS 中另有它用。 参数名不分大小写，如“RAD” 和 “Rad” 是一样的。所有的参数都以大写形式存储。 避免

37、使用 ANSYS 标识，如 STAT, DEFA, 和 ALL。,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,A.定义参数,使用参数时，只需在对话框中或通过命令输入参数名就行了。 例如, 利用参数定义一个 w=10，h=5的矩形, 您可以使用以下菜单: Preprocessor Create Rectangle By 2 Corners + 或命令: /prep7 blc4,w,h,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,B.使用参数,注意: 当使用参数时, ANSYS 将立刻把参数名换为它的值。 上一个例子中的矩形将被存为 10x5 , 而不是 wxh。也就是说，如果你在生成矩形后再改变 w 或 h 的值，矩形将不

38、被修改。,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,B.使用参数,其它一些关于参数用法的例子: jobname=proj1 /filnam,jobname ! 作业名 /prep7 youngs=30e6 mp,ex,1,youngs ! 杨氏模量 force=500 fk,2,fy,-force ! 2号关键点的力 fk,6,fx,force/2 ! 6号关键点的力,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,B.使用参数,从数据库中获取信息并给参数赋值, 使用 *GET 命令或 Utility Menu Parameters Get Scalar Data. 对获取大量信息是很有用的，包括模型和结果数据，请参看 *

39、GET命令的详细资料。,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,C.从数据库中获取信息,例子: *get,x1,node,1,loc,x ! x1 =节点1的x坐标 CSYS* /post1 *get,sx25,node,25,s,x ! sx25 = 节点25的x方向应力 RSYS* *get,uz44,node,44,u,z ! uz44 =节点44的UZ方向的位移RSYS* nsort,s,eqv ! 对节点的 von Mises 应力排序 *get,smax,sort,max ! smax = 排序的最大值 etable,vol,volu ! 用vol 存储单元体积 ssum ! 对单元表的列求

40、和 *get,totvol,ssum,vol ! totvol = 对 vol 的列求和 *CSYS = 激活坐标系 (CSYS) RSYS = 激活的结果坐标系 (RSYS),耦合场分析ANSYS讲义刘恒,C.从数据库中获取信息,一些数据可以通过函数获取。 例如: x1=nx(1) ! x1 = 节点1的x坐标 CSYS* nn=node(2.5,3,0) ! nn = 在(2.5,3,0)处的节点 CSYS* /post1 ux25=ux(25) ! ux25 = 25号节点的 UX 值RSYS* temp93=temp(93) ! temp93 = 节点93的温度值 width=dist

41、nd(23,88) ! width = 23号节点和88号节点间的距离 *CSYS = 激活坐标系 (CSYS) RSYS = 激或的结果坐标系 (RSYS),耦合场分析ANSYS讲义刘恒,C.从数据库中获取信息,在一些地方您可以直接取函数值 ，就象用一个参数一样。例如： k,10,kx(1),ky(3) ! 10号关键点x坐标取1号关键点的x坐标，y坐标取 ！3号关键点的y坐标 k,11,kx(1)*2,ky(3) ! CSYS* f,node(2,2,0),fx,100 !在节点(2,2,0)施加力 FX CSYS* *CSYS = 激活坐标系 (CSYS),耦合场分析ANSYS讲义刘恒,

42、C.从数据库中获取信息,概要: 利用格式 Name=Value 定义参数. 参数值可以是一个数值，一个以前定义过的参数，一个函数，一个参数表达式，或者一个字符串。 利用 *GET 命令或函数从 ANSYS 数据库中获取信息。 ANSYS 存储的是参数的实际值(数字或字符串), 而不是参数名。,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,C.从数据库中获取信息,数组参数 是能够容纳多个值的参数 数组参数可以是 1-D, 2-D, or 3-D. 1-D: m 行 x 1 列 2-D: m 行 x n 列 3-D: m 行 x n 列 x k 面,17.1 -47.6 -5.2 25.0 107.9,814 1

43、7 386 1057 -47 704 1033 -52 348 7141 25 -66 622 107 111,5x1 array,5x3 array,mxnx3 array,AA =,BB =,CC =,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,C.从数据库中获取信息 数组参数,本节主要讨论怎样定义和使用数组参数. 主要内容: a. 数组参数的类型 b. 怎样定义数组 c. 获取数据库信息 d. 数组操作,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,D. 数组参数,有三种数组参数类型: 数值数组 表 字符数组 数值数组 是标准的 1-D, 2-D, 或 3-D 数值矩阵，如下面的 BB BB(2,3) = 704 B

44、B(3,1) = 1033 等.,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,a. 数组参数类型,数据表 除了行、列、面可以是实数外与数值数组类似。 第零行、零列、零面必须填充数字。 对定义随时间变化的载荷和类似情况非常有用 例如,表FORCE可以表示力随时间的变化关系，第零行表示时间值。 FORCE(0.4) = 279.9996 FORCE(6.5) = 560.0 FORCE(8.9) = 119.25 等,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,a. 数组参数类型,一个字符型数组是 1-D, 2-D,或 3-D 的字符串矩阵 可用来存放文件名,自由度标识等 每个字符串不超过8个字符。,JOB1 JOB2 JO

45、B3 JOB4 JOB5,jobs =,UX UY UZ ROTY ROTZ,dofs =,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,a. 数组参数类型,定义数组的步骤: 1. 指定类型和维数 Utility Menu Parameters Array Parameters Define/Edit Add 或使用 *DIM 命令. 例如: *dim,aa,array,4 ! 4x1x1 array *dim,force,table,5 ! 5x1x1 table *dim,bb,array,5,3 ! 5x3x1 array *dim,dofs,char,6 ! 6x1x1 character array

46、,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,b. 怎样定义数组,2. 给数组赋值 Utility Menu Parameters Array Parameters Define/Edit Edit 或使用*VEDIT 命令 或使用“=”命令.例如: bb(1,1)=11,21,31,41,51 bb(1,2)=12,22,32,42,52 bb(1,3)=13,23,33,43,53,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,b. 怎样定义数组,对于表型数组,必须定义第0位置。 否则，取缺省值 7.8886E-31. 例如: force(1,1)=0,560,560,238.5,0 force(1,0)=1E-6,0

47、.8,7.2,8.5,9.3 force(0,1)=0,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,b. 怎样定义数组,对字符数组, 不能以图形方式填充字符串 使用 “=”命令键入值, 接着用 *STAT 显示字符串 每个字符串必须用单引号括起来 例如: dofs(1) = ux, uy, uz, rotx, roty, rotz *stat,dofs,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,b. 怎样定义数组,给数组赋值的其他方法: 用 *VFILL 命令或 (Utility Menu Parameters Array Parameters Fill)预定义函数赋值 跃阶函数 随机函数 等 从一个文件读入数据: *

48、VREAD 用于数值数组 *TREAD 用于数据表 或 Utility Menu Parameters Read from File 从数据库获取(下一步讨论).,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,b. 怎样定义数组,正如 *GET 从数据库获取标量数据，可以用 *VGET 获取数组信息. 或 Utility Menu Parameters Get Array Data 先定义数组，然后获取数据. 例如: *dim,dispval,array,20,3 ! 20x3 array *vget,dispval(1,1),node,1,u,x ! UX of nodes 1-20 in column 1 *vget,dispval(1,2),node,1,u,y ! UY in column 2 *vget,dispval(1,3),node,1,u,z ! UZ in column 3,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,c. 获取数据库信息,其他可获取的数组信息类型: 节点和关键点坐标 (当前坐标系) 单元属性, 体，面等. 实体的选择状态(1 选上, 0 未选上) 节点应力,应变,温度梯度，热通量等 单元表数据 等,耦合场分析ANSYS讲义刘恒,c. 获取数据库信息,一旦定义了数组参数,就可以对它们进行各种操作 Utility Menu Parameters Arr