M3_参数化建模

第二章参数化建模 M2 2 第二章参数化建模 ANSYS优化的基本要求 拓朴优化除外 就是要将模型参数化 在此模型中 我们要 A 定义参数化模型B 复习某些APDL语言基础C 按要求建立一个参数化模型并建立一个分析文件D 做一 二个课堂练习 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 3 参数化建模A 定义与目的 什么是参数化建模 用参数 变量 而不是数字建立和分析的模型通过简单地改变模型中的某些参数值 就可建立和分析一个新的模型 H1 H2 H1 A1 A1 A2 A2 A2 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 4 参数化建模 定义与目的 ANSYS不仅允许您对几何变量 而且还可对其他特征 参数化 即 材料特性载荷约束数最大纵向变形最低温度最大应力 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 5 参数化建模 定义与目的 基本要求是用作DV SV 和OBJ的那些量必须参数化 例如 如要体积最小 目标函数 则总体积必须作为一个参数 如果高度H1设为设计变量 则模型的几何参数必须建立一个H1项 如果设计有一个压应力 状态变量 的限制作为约束条件 则最大压应力必须作为一个参数 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 6 参数化建模 定义与目的 每次进行优化都要从参数化建模开始 参数化建模的 输出 是分析文件 该文件作为优化程序的 输入 分析文件 搜寻设计域 进行优化设计 初始设计 参数化建模和加载 求解 参数化结果 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 7 参数化建模 定义与目的 该分析文件包含完成参数化分析的ANSYS命令 建模加载求解查看结果 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 8 参数化建模 定义与目的 在分析文件中要注意 犹如 log文件一样要将非重要命令 绘图 列表 图形控制等 移去 把分析文件想象成优化必须要 存储 的参数化模型的一种格式 优化程序多次执行分析文件 每次都用新的参数值 因为参数化模型中的那些参数很重要 我们将首先复习一些APDL语言的基本概念 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 9 参数化建模B APDL语言基础 什么是APDL语言 APDL是ANSYSParametricDesignLanguage ANSYS参数设计语言 的缩写 一种脚本语言 可使模型参数化并使一般任务自动化 用APDL语言 可以 用参数而不是数字输入模型尺寸 材料参数等 从ANSYS数据库提取信息 如接点坐标或最大应力值 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 10 参数化建模 APDL语言基础 用APDL语言还可以 在参数间进行数学运算 用数组参数创建向量和矩阵并对其操作 对最常用的命令或宏定义缩写字 快捷方式 创建一个带if then else分支 do loops循环和用户提示的宏来执行一系列的任务 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 11 参数化建模 APDL语言基础 本节 将只集中介绍APDL语言的基本功能 如何定义参数如何使用参数如何从ANSYS数据库提取信息及如何用此信息给参数赋值APDL语言的其他功能 请参考 APDLProgrammer sGuide 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 12 参数化建模 APDL语言基础定义参数 要定义参数 用格式Name Value可由输入窗键入或用标量参数对话框 UtilityMenu Parameters ScalarParameters Name为参数名 8个或更少字符Value可为一数 一个预定义的参数 一个数学函数 一个参数化表达式 或一个字符串 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 13 参数化建模 APDL语言基础 参数定义 例如 inrad 2 5outrad 8 2numholes 4thick outrad inrade 2 7e6density 0 283bb cos 30 pi acos 1 g 386massdens density gcircumf 2 pi radarea pi r 2dist sqrt y2 y1 2 x2 x1 2 slope y2 y1 x2 x1 theta atan slope jobname proj1 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 14 参数化建模 APDL语言基础 参数定义 一些命名规则 参数名必须是由字母开头的8个或8个以下字符的组合 只允许字母 数字 和下划线 避免下划线 作为起始字符存给ANSYS使用 参数名不分大小写 即 RAD 和 Rad 是相同的 所有参数内部都是以大写形式存储的 避免使用通用的ANSYS标号 诸如STAT DEFA 和ALL 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 15 参数化建模 APDL语言基础 使用参数 要使用一个参数 只要在对话框中或在命令中相应的域处输入他的名字 例如 要定义一个矩形可用参数w 10和h 5 可用菜单 Preprocessor Create Rectangle By2Corners 或命令 prep7blc4 w h 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 16 参数化建模 APDL语言基础 使用参数 注意 当使用一个参数时 ANSYS立即替换其值 前例中的矩形是以10 x5的面积 而不是作为wxh保存的 也就是说 当矩形产生后 如果要改变w或h的值 此面积不会被改变 大多数参数是会被替换的 这也就是为什么要用命令文件 即分析文件 的形式存贮参数化模型的理由 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 17 参数化建模 APDL语言基础 使用参数 使用参数的其他例子 jobname proj1 filnam jobname 作业名 prep7ex 30e6mp ex 1 ex 杨氏模量force 500fk 2 fy force 作用在KP2点的力fk 6 fx force 2 作用在KP6点的力 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 18 参数化建模 APDL语言基础 获取数据库信息 数据库信息的获取和给参数赋值 可用 GET命令 或UtilityMenu Parameters GetScalarData 有大量的信息 包括模型和结果数据 详见 GET命令的描述 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 19 参数化建模 APDL语言基础 获取数据库信息 例如 get x1 node 1 loc x x1 Xcoordinateofnode1 CSYS post1 get sx25 node 25 s x sx25 Xstressatnode25 RSYS get uz44 node 44 u z uz44 UZdisplacementatnode44 RSYS nsort s eqv SortnodesbyvonMisesstress get smax sort max smax maximumoflastsortetable vol volu Storeelementvolumesasvolssum Sumallelementtablecolumns get totvol ssum vol totvol sumofvolcolumn CSYS 在激活的坐标系中 CSYS RSYS 在激活的结果坐标系中 RSYS 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 20 参数化建模 APDL语言基础 获取数据库信息 有些数据可用get函数获取例如 x1 nx 1 x1 接点1 CSYS 处的X坐标nn node 2 5 3 0 nn 在 2 5 3 0 CSYS 或临近处的接点 post1ux25 ux 25 ux25 接点25 RSYS 处的UXtemp93 temp 93 temp93 93接点的温度width distnd 23 88 width 23和88接点间的距离 CSYS 在激活的坐标系中 CSYS RSYS 在激活的结果坐标系中 RSYS 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 21 参数化建模 APDL语言基础 获取数据库信息 可在一个字段处直接用get函数 就象一个参数一样 例如 k 10 kx 1 ky 3 KP10用KP1处的X值 KP3处的Y值 CSYS k 11 kx 1 2 ky 3 CSYS f node 2 2 0 fx 100 接点 2 2 0 CSYS 处的力FX CSYS 在激活的坐标系中 CSYS 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 22 参数化建模 APDL语言基础 获取数据库信息 APDL语言小结 定义参数可用格式 Name Value Value可以是一个数 一个预先定义的参数 一个数学函数 一个参数表达式 或一个字符串 可用 GET命令或get函数从ANSYS数据库中获取数据 从ANSYS存储数据的实际格式中获取数据 数字或字串 不用参数名的形式 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 23 参数化建模C 过程 指导 一个参数化模型建立和分析的过程除在需要的地方使用参数之外与通常的ANSYS分析没有什么两样 1 定义参数2 在需要的地方用参数建立模型3 加载并在需要的地方使用参数求解4 查看结果和参数化要求的数据5 建立分析文件 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 24 参数化建模 过程 指导 第1步 定义参数用标准格式Name Value定义参数 可在输入窗中或在标量参数对话框中进行 UtilityMenu Parameters ScalarParameters 在这一步中 无须定义所有的参数 可将所有参数的定义放在以后的编辑中轻易地一起进行 如有必要的话 用作DVs的参数 其值的定义只用于初始设计 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 25 参数化建模 过程 指导 第2 3步 用参数建模 分网和加载在需要的地方用参数而不是数字建模 建模和加载要避免使用交互图形或实体号操作 特别是在布尔操作后 要用选择逻辑 组件名 或get函数 注意 图形检出器总是要在命令中加入实体号 即使用 PickAll 命令或键入一个参数名也是如此 因为实体号在优化过程中会改变 所以最好避免在参数化建模的时候使用图形检出的方法来选取实体 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 26 参数化建模 过程 指导 例如 不推荐在参数化模型中使用以下方法 除非是非常简单的情况 SFL 4 PRES 500 压力加在4号线上F 32 FY 7500 力加在32节点处而要 使用选择逻辑或get函数 LSEL S LOC 由位置选线SFL ALL PRES 500 在所有选择线上加压力LSEL ALLF NODE 1 5 3 0 FY 7500 由get函数得到节点号 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 27 参数化建模 过程 指导 记住 你可以用参数化表达式和 或if then else分支来修改参数 例如 如直径diameter定义为一个参数 在用CYLIND或CYL4命令时 可以用diameter 2来定义一个圆柱体 如果构架桥用1 2对称法建模 对称平面上的纵杆横截面积应为A2 2 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 28 参数化建模 过程 指导 如果在一个壳模型中 厚度thk定义为参数 且只有三个壳厚可用 即 1 8 3 16 1 4 则可有如下if then else结构 et 1 63 壳单元类型 if thk lt 2 5 16 thenthk 1 8 用1 8ifthk3 5 16 elsethk 3 16 否则用3 16 endifr 1 thk 定义壳厚 其中 eq表示等于 lt表示小于 gt表示大于 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 29 参数化建模 过程 指导 第4步 结果的参数化这就是说要获得结果数据并以参数化形式保存 通常用通用前处理器POST1来完成 结果数据 如 最大变形 最大冯 密塞斯应力 和总体积 是状态变量和目标函数的典型用例 用 GET命令 UtilityMenu Parameters GetScalarData 或get函数来获取结果数据 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 30 参数化建模 过程 指导 第5步 创建分析文件分析文件包括用于建立和分析参数化模型的输入命令 优化程序用其进行多个设计方案的循环 分析文件 搜寻设计域 进行优化设计 初始设计 参数化建模和加载 求解 参数化结果 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 31 参数化建模 过程 指导 分析文件中的命令流紧跟在用以建立和分析参数化模型的过程之后 参数定义 给初值 几何定义命令分网命令加载和加边界条件命令求解命令获取结果命令 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 32 参数化建模 过程 指导 有两种方法建立分析文件 倒出 存于ANSYS数据库中的log命令编辑一个log文件 jobname log 本讲座将集中介绍其中的第一种方法 2020年4月16日 设计优化 Release12 1 M2 33 参数化建模 过程 指导 要 倒出 存于ANSYS数据库中的log命令 选择UtilityMenu File WriteDBLogFile LGWRITE命令 缺省文件名是 jobname lgw 可以只写重要命令 也可以将非重要命令 如 plots lists等 同时写入 2020年4月16日 设计优化 Release12