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ANSYS桁架优化分析实例

优化分析的示例（GUI方法）

在本例中，用一阶方法进行优化分析。

问题描述

一个有三根杆组成的珩架承受纵向和横向载荷。珩架的重量在最大应力不超过400psi最小化。（因此重量为目标函数。）三根梁的横截面面积和基本尺寸Ｂ在指定范围内变化。

结构的重量初始设计为109.10磅。缺省允差（由程序计算）为初始重量的1%（11磅）。但是，为了便于收敛，一阶方法的优化分析中将目标函数的允差定为2.0。

问题参数

分析中使用如下材料特性：

E=2.1E6psi

RHO=2.85E-4lb/in3(比重)

最大许用应力=400psi

分析中使用如下几何特性：

横截面面积变化范围=1到1000in2(初始值为1000)

基本尺寸B变化范围=400到1000in （初始值为1000）

问题简图

第一步：指定文件名

1．选择Utility Menu>File>Change Jobname，打开文件名对话框。

2．输入“truss”为工作文件名。

3．单击OK关闭对话框。

第二步：指定分析题目

1．选择Utility Menu>File>Change Title，打开更改分析题目对话框。

2．输入“Optimization of a Three-Bar Truss”作为分析题目。

第三步：定义参数初始值

1．选择Utility Menu>Parameters>Scalar Parameters，打开数值参数对话框。在选择区域中输入下列内容：

B=1000 按ENTER键

A1=1000 按ENTER键

A2=1000 按ENTER键

A3=1000 单击OK。

参数将在菜单中显示出来。

2．在数值参数对话框中单击OK。

第四步：定义单元类型

1．选择Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete，打开单元类型对话框。

2．在单元类型库对话框中单击Add。

3．在左边列中单击Structural Link。

4．在右边列中单击2D Spar 1。

5．在单元参考号区域键入1。

6．在单元类型库对话框中单击OK。

7．在单元类型对话框中单击Close。

第五步：定义实参

1．选择Main Menu>Preprocessor>Real Constants，打开实参对话框。

2．单击Add，打开实参对话框中单元类型。

3．单击OK，打开LINK1实参对话框。

4．在实参序列号区域中键入1。

5．在横截面区域中键入A1。

6．单击Apply。这将确认LINK1的实参并将1000输入实参1的横截面区域。

7．在实参序列号区域键入2。

8．在横截面面积区域键入A2。

9．单击Apply。这将确认LINK1的实参并将1000输入实参1的横截面区域。

10．在实参序列号区域键入3。

11．在横截面面积区域键入A3。

12．在LINK1实参对话框中单击OK。

13．在实参对话框中单击Close。

第六步：定义材料特性

1．选择Main Menu>Preprocessor>Material Props>-Constant->Isotropic，打开各项同性材料特性对话框。

2．在材料号区域中输入1。

3．单击OK打开第二个各项同性材料特性对话框。

4．在杨氏模量对话框输入2.1E6。

第七步：生成结点

1．选择Main Menu>Preprocessor>-Modeling->Create>Nodes>In Active CS，打开在活动坐标系中生成结点对话框。

2．在结点号区域中输入1。

3．在活动坐标域，第一个域中输入-B，第二个域中输入0，第三个输入0。

4．单击Apply。结点1将出现在ANSYS图形窗口。

5．在结点号码域中输入2。

6．在活动坐标域，第一个域中输入0，第二个域中输入0，第三个输入0。

7．单击Apply。结点2将出现在ANSYS图形窗口。

8．在结点号码域中输入3。

9．在活动坐标域，第一个域中输入B，第二个域中输入0，第三个输入0。

10．单击Apply。结点2将出现在ANSYS图形窗口。

11．在结点号码域中输入3。

12．在活动坐标域，第一个域中输入0，第二个域中输入-1000，第三个输入0。

13．单击OK关闭在活动坐标系生成结点对话框。结点4将出现在ANSYS 图形窗口中。所有4个结点都出现在ANSYS图形窗口中。

14．打开结点号码。选择菜单Utility Menu>PlotCtrls>Window Controls>Window Options打开窗口选项对话框。

15．在结点号码框上单击OFF（将切换为ON）。

16．单击OK关闭对话框。

17．选择菜单Utility Menu>PlotCtrls>Window Controls>Windows Options打开窗口对话框。

18．在坐标位置出选取不显示选项。

19．单击OK关闭对话框。

第八步：生成单元

1．选择菜单Main Menu>Preprocessor>-Modeling->Create>Elements>-Auto Numbered->Thru Nodes 打开结点对话框的单元项。

2．在图形窗口，拾取结点1和4（按照该顺序）。在选择的结点周围将出现一个小框。

3．在该对话框单击OK关闭对话框。ANSYS图形窗口中1和4结点之间将出现一个线单元1。

4．选择菜单Main Menu>Preprocessor>-Modeling->Create>Elements> Elem Attributes打开单元特性对话框。

5．在实参序列号中输入2。

6．在单元特性对话框中单击OK。

7．选择菜单Main Menu>Preprocessor>-Modeling->Create>Elements>-Auto Numbered->Thru Nodes

打开结点对话框的单元项。

8．在图形窗口，拾取结点2和4（按照该顺序）。

9．在该对话框单击OK关闭对话框。ANSYS图形窗口中3和4结点之间将出现一个线单元2。

10．选择菜单Main Menu>Preprocessor>-Modeling->Create>Elements>Elem Attributes打开单元特性对话框。

11．在实参序列号中输入2。

12．在单元特性对话框中单击OK。

13．选择菜单Main Menu>Preprocessor>-Modeling->Create>Elements>-Auto Numbered->Thru Nodes打开结点对话框的单元项。

14．在图形窗口，拾取结点2和4（按照该顺序）。

15．在该对话框单击OK关闭对话框。ANSYS图形窗口中3和4结点之间将出现一个线单元3。

第九步：施加位移约束和载荷

1．选择菜单Main Menu>Solution>-Loads->Apply>-Structural->Displacement>On Nodes 打开Apply U，ROT on Nodes的对话框。

2．在ANSYS图形窗口，拾取结点1，2和3。

3．单击OK关闭对话框并打开第二个Apply U，ROT on Nodes的对话框。

4．在要约束的自由度菜单上单击ALL DOF选项。

5．单击OK关闭对话框。

6．选择菜单Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Structural-Force/Moment>On Nodes打开Apply F/M on Nodes对话框。

7．在ANSYS图形窗口，拾取结点4。

8．在对话框中单击OK关闭并打开第二个Apply F/M on Nodes对话框。

9．将Force/Mom方向设为FX。

10．在Force/Moment Value域输入200000。

11．单击OK关闭对话框。在结点4上将出现一个横向箭头表示施加的载荷。

12．选择菜单Main Menu>Solution>-Loads-Apply>-Strutural-Force/Moment>On Nodes打开Apply F/M on Nodes对话框。

13．在ANSYS图形窗口，单击结点4。

14．在对话框中单击OK关闭并打开第二个Apply F/M on Nodes对话框。

15．将Force/Mom方向设为FX。

16．在Force/Moment Value域输入-200000。

17．单击OK关闭对话框。在结点4上将出现一个垂直箭头表示施加的载荷。

第十步：求解模型

1．选择菜单Main Menu>Solution>-Solve->Current LS打开Solve Current Load Step对话框。求解目标和载荷步选项在出现在状态窗口。

2．查看状态窗口中的目标信息并在菜单条上单击Close关闭。

3．在该对话框中单击OK。

4．求解完毕后，将出现信息框告诉用户求解完毕。单击Close关闭对话框。

第十一步：进入后处理器并读出单元总体积

1．选择菜单Main Menu>General Postproc>Element Table>Define Table 打开Element Table Data 对话框。

2．单击Add定义单元表格并打开Define Additional Elementary Table Items 对话框。

3．在User Label域中输入EVOL。

4．在Item,Comp Results Data Item菜单的左列单击Geometry，在右列单击Elem V olume VOLU。

5．单击OK关闭对话框。

6．在Element Table Data对话框中单击Close。

7．选择菜单Main Menu>General Postproc>Element Table>Sum of Each Item打开Tabular Sum of Each Element Table Item对话框。

8．单击OK计算总和。SSUM命令窗口将显示总和为0.382842E+07。

9．单击菜单条上的Close关闭SSUM命令窗口。

10．选择菜单Utility Menu>Parameters>Get Scalar Data打开Get Scalar Data 对话框。

11．在Type of Data to be Retrieved 菜单左列单击Results Data，在右列单击Elem Table Sums。

12．单击OK关闭对话框并打开Get Element Table Sum Results 对话框。

13．在Name of Parameter to be Defined域输入VTOT。

14．单击OK关闭对话框。

15．选择菜单Utility Menu>Parameters>Scalar Parameters 打开Scalar Parameters对话框。

16．在Selection域输入RHO=2.85E-4并按ENTER键。本信息应显示在菜单上。

17．在Selection域输入WT=RHO*VTOT并按ENTER键。总的体积将计算并显示在菜单中。重量应为1091.10173。

18．单击Close关闭对话框。

第十二步：读出轴向应力

1．选择菜单Main Menu>General Postproc>Element Table>Define Table 打开Element Table Data对话框。

2．单击Add打开Define Additional Element Table Items对话框。

3．在User Lable for Item域键入SIG。

4．在Item,Comp Results Data Item菜单左列单击By Sequence Num，在右列单击LS。

5．在Selection域，在“LS”后键入1（表示序列号为1）。

6．单击OK关闭对话框。

7．在Element Table Data对话框中单击Close。

8．选择菜单Utility Menu>Parameters>Get Scalar Data打开Get Scalar

Data对话框。

9．在the Type of Data to be Retrieved菜单，在左列单击Results Data，在右列单击Elem Table Data。

10．单击OK关闭对话框并打开Get Element Table Data对话框。

11．在Name of Parameter to be Defined 域输入SIG1。

12．在Element Number N域输入1。

13．将Elem Table Data to be Retrieved 域设为SIG。

14．单击Apply关闭对话框并打开Get Scalar Data 对话框。

15．在Type of Data to be Retrieved菜单，在左列单击Results Data，在右列单击Elem Table Data。

16．单击OK打开Get Element Table Data 对话框。

17．在Name of Parameter to be Defined 域输入SIG2。

18．在Element Number N域输入2。

19．将Elem Table Data to be Retrieved 域设为SIG。

20．单击Apply关闭对话框并打开Get Scalar Data 对话框。

21．在Type of Data to be Retrieved菜单，在左列单击Results Data，在右列单击Elem Table Data。

22．单击OK打开Get Element Table Data 对话框。

23．在Name of Parameter to be Defined 域输入SIG3。

24．在Element Number N域输入3。

25．将Elem Table Data to be Retrieved 域设为SIG。

26．单击OK关闭对话框。

27．计算轴向应力的绝对值。选择菜单Utility Menu>Parameters>Scalar Parameters打开Scalar Parameters对话框。在Selection域输入以下信息：SIG1=ABS(SIG1) 输入ENTER

SIG2=ABS(SIG2) 输入ENTER

SIG3=ABS(SIG3) 单击OK

28．单击Close关闭对话框。

第十三步：显示当前设计

1．选择菜单Utility Menu>PlotCtrls>Style>Size and Shape打开the Size and Shape对话框。

2．在Display of element shapes based on real constant description表示的行中单击OFF将其切换为ON。

3．在Real constant Multiplier 域中输入2。

4．单击OK关闭对话框。

5．选择菜单Utility Menu>PlotCtrls>Pan,Zoom,Rotate打开Pan,Zoom,Rotate对话框。

6．单击ISO显示3杆珩架的轴测图。

7．单击Close关闭对话框。

8．选择菜单Utility Menu>Plot>Elements画出珩架。

第十四步：生成优化分析文件

1．选择菜单Utility Menu>File>Write DB Log File打开Write Database Log对话框。

2．在Write Database Log To域中添加“truss.lgw”到路径名中。

3．单击OK关闭对话框。

第十五步：进入优化处理器并指定分析文件

1．选择菜单Main Menu>Design Opt>-Analysis File->Assign打开Assign Analysis File对话框。

2．在Selection域添加“truss.lgw”到路径名（或在文件列表中拾取truss.lgw）。

3．单击OK关闭对话框。

第十六步：定义优化设计变量

1．选择菜单Main Menu>Design Opt>Design Variables打开Design Variables对话框。

2．单击Add打开Define a Design Variable对话框。

3．在Parameter Name菜单单击B；B将出现在Selection域。

4．在Minimum Value域中输入400。

5．在Maximum Value域中输入2000。

6．单击Apply确认设计变量。

7．在Parameter Name菜单单击A1；A1将出现在Selection域。

8．在Minimum Value域中输入1。

9．在Maximum Value域中输入1000。

10．单击Apply确认设计变量。

11．在Parameter Name菜单单击A2。

12．在Minimum Value域中输入1。

13．在Maximum Value域中输入1000。

14．单击Apply确认设计变量。

15．在Parameter Name菜单单击A3。

16．在Minimum Value域中输入1。

17．在Maximum Value域中输入1000。

18．单击OK关闭对话框。

19．单击Close关闭Design Variables对话框。

第十七步：定义优化状态变量

1．选择菜单Main Menu>Design Opt>State Variables打开State Variables 对话框。

2．单击Add打开Define a State Variable 对话框。

3．在Parameters Name域选择SIG1；SIG1将出现在Selection 域。

4．在Upper Limit 域输入400。

5．单击Apply确认状态变量。

6．在Parameters Name域选择SIG2；SIG2将出现在Selection 域。

7．在Upper Limit 域输入400。

8．单击Apply确认状态变量。

9．在Parameters Name域选择SIG3；SIG3将出现在Selection 域。

10．在Upper Limit 域输入400。

11．单击OK关闭对话框。

12．单击Close关闭State Variable对话框。

第十八步：存储优化数据库

1．选择菜单Main Menu>Design Opt>-Opt Database->Save打开Save Optimization Data 对话框。

2．在Selection域添加“trussvar.opt”到路径名。

3．单击OK关闭对话框。

第十九步：设置重量为目标函数

1．选择菜单Main Menu>Design Opt>Objective 打开Define Objective Function对话框。

2．在Parameter Name菜单单击WT；WT将出现在Selection域。

3．在Convergence Tolerance域输入2。

4．单击OK关闭对话框。

第二十步：指定一阶优化方法

1．选择菜单Main Menu>Design Opt>Method/Tool打开Specify Optimization Method对话框。

2．在Select Method/Tool列表中单击First-Order radio按纽。

3．单击OK打开Controls for First-Order Optimization对话框。

4．在maximum Iterations域中输入30。

5．单击OK关闭对话框。

第二十一步：运行优化

1．选择菜单Main Menu>Design Opt>Run打开Begin Execution of Run 对话框。

2．查看分析信息，单击OK开始优化运算。

求解过程要持续一些时间。在优化循环结束后，最佳设计序列号为16，重量为301.23。

第二十二步：列出最佳设计序列和所有设计序列

1．选择菜单Main Menu>Design Opt>-Design Sets->List打开List Design Set对话框。

2．在列表选项中拾取BEST序列。

3．拾取OK打开OPLIST命令窗口。最佳序列为16。

4．在查看优化参数值后，在菜单条上单击Close。

5．选择菜单Main Menu>Design Opt>-Design Sets->List打开List Design Sets 对话框。

6．在列表选项中拾取ALL序列。

7．单击OK打开OPLIST命令窗口。

8．查看完所有设计序列后，单击菜单条上的Close。

第二十三步：将重量和基本尺寸作为迭代次数的函数显示

1．选择菜单Utility Menu>PlotCtrls>Pan,Zoom,Rotate 打开Pan-Zoom-Rotate对话框。

2．单击Front选择X-Y平面视角。

3．单击Close关闭对话框。

4．选择Utility Menu>PlotCtrls>Style>Graphs打开Graph Controls对话框。

5．在X-Axis标记域输入ITERATION NUMBER。

6．在Y-Axis标记域输入STRUCTURE WEIGHT。

7．单击OK关闭对话框。

8．选择菜单Main Menu>Design Opt>Graphs/Tables打开Graph/List Tables of Design Set Parameters对话框。

9．在Y-Variable Params菜单单击WT。

10．单击OK关闭对话框。在ANSYS图形窗口将显示重量和迭代的图形。

11．选择Utility Menu>PlotCtrls>Style>Graphs打开Graph Controls对话框。

12．在Y-Axis 标记域输入BASE DIMENSION。

13．单击OK关闭对话框。

14．选择菜单Main Menu>Design Opt>Graphs/Tables打开Graph/List Tables of Design Set Parameters 对话框。

15．在Y-Variable Params菜单单击WT不选它，然后单击B。

16．单击OK关闭对话框。在ANSYS图形窗口将显示Base Dimension和Iteration图形。

第二十四步：将最大应力和截面尺寸作为迭代数的函数显示

1．选择菜单Utility Menu>PlotCtrls>Style>Graphs打开Graph Controls对话框。

2．在Y-Axis 标记域输入MAXIMUM STRESS。

3．单击OK关闭对话框。

4．选择菜单Main Menu>Design Opt>Graphs/Tables打开Graph/List Tables of Design Set Parameters对话框。

5．在Y-Variable Params菜单单击B不选它，然后单击SIG1，SIG2，SIG3。

6．单击OK关闭对话框。在ANSYS图形窗口将显示应力和迭代数的图形。

7．选择菜单Utility Menu>PlotCtrls>Style>Graphs打开Graph Controls对话框。

8．在Y-Axis 标记域输入CROSS-SECTIONAL AREA。

9．单击OK关闭对话框。

10．选择菜单Main Menu>Design Opt>Graphs/Tables打开Graph/List Tables of Design Set Parameters对话框。

11．在Y-Variable Params菜单单击SIG1，SIG2，SIG3不选它，然后单击A1，A2，A3。

12．单击OK关闭对话框。在ANSYS图形窗口将显示截面面积和迭代数的图形。

第二十五步：退出ANSYS

1．在ANSYS工具栏单击Quit。

2．选择一个选项存盘，然后单击OK。

优化分析示例（命令和批处理方式）

也可以用命令行方式做以上的优化分析。以！开始的行为注释行。/FILNAM,truss

/TITLE,Optimization of a three-bar truss

!初始化设计变量参数

B=1000 !基本尺寸

A1=1000 !第一个面积

A2=1000 !第二个面积

A3=1000 !第三个面积

！

!进入PREP7并建模

/PREP7

ET,1,LINK1 !二维杆单元

R,1,A1 !以参数形式的实参

R,2,A2

R,3,A3

MP,EX,1,2.1E6 !杨氏模量

N,1,-B,0,0 !定义结点

N,2,0,0,0

N,3,B,0,0

N,4,0,-1000,0

E,1,4 !定义单元

REAL,2

E,2,4

E,3,4

FINISH

!进入求解器，定义载荷和求解

/SOLU

D,1,ALL,0,,3 !结点UX=UY=0

F,4,FX,200000 !结点4上的X方向载荷分量

F,4,FY,-200000 !结点4上的Y方向载荷分量SOLVE

FINISH

!进入POST1并读出状态变量数值

SOLVE

FINISH

ETABLE,EVOL,VOLU !将每个单元的体积放入ETABLE SSUM !将单元表格内数据求和

*GET,VTOT,SSUM,,ITEM,EVOL !VTOT=总体积

RHO=2.85E-4

WT=RHO*VTOT !计算总体积

ETABLE,SIG,LS,1 !将轴向应力放入ETABLE

！

*GET,SIG1,ELEM,1,ETAB,SIG !SIG1=第一个单元的轴向应力

*GET,SIG2,ELEM,2,ETAB,SIG !SIG2=第二个单元的轴向应力

*GET,SIG3,ELEM,3,ETAB,SIG !SIG3=第三个单元的轴向应力

！

SIG1=ABS(SIG1) !计算轴向应力的绝对值

SIG2=ABS(SIG2)

SIG3=ABS(SIG3)

/ESHAPE,2 !以实体单元模式显示壳单元

/VIEW,1,1,1,1 !轴测视图

EPLOT !画单元

/OPT !进入优化处理器

OPANL,truss,lgw !指定分析文件（批处理方式中不用这个命令）！

OPV AR,B,DV,400,2000 !定义设计变量

OPV AR,A1,DV,1,1000

OPV AR,A2,DV,1,1000

OPV AR,A3,DV,1,1000

OPV AR,SIG1,SV,,400 !定义状态变量

OPV AR,SIG2,SV,,400

OPV AR,SIG3,SV,,400

OPSA VE,trussvar,opt !存储数据

OPV AR,WT,OBJ,,,2, !定义目标函数

OPTYPE,FIRST !定义一阶方法

OPFRST,45 !最大45次迭代

OPEXE !开始优化分析

！

OPLIST,16 !列出最佳设计序列，号为16

OPLIST,ALL !列出所有设计序列

/VIEW,1,,,1 !前视图

/AXLAB,X,ITERATION NUMBER !画重量对迭代数图形

/AXLAB,Y STRUCTURE WEIGHT

PLV AROPT,WT

/AXLAB,Y,BASE DIMENSION !画B对迭代数图形

PLV AROPT,B

/AXLAB,Y,MAX STRESS !画最大应力对迭代数图形

PLV AROPT,SIG1,SIG2,SIG3

/AXLAB,Y,CROSS-SECTIONAL AREA ! 画面积对迭代数图形

PLV AROPT,A1,A2,A3

! FINISH /EXIT

利用ansys APDL进行优化设计的例子

利用ansys APDL进行优化设计的例子一、问题描述：二、分析文件的APDL语句及注释：（可把该文件拷贝到一个文本文件，作为ansys的分析文件。） !第一步，初始化ANSYS系统环境 FINISH /CLEAR /filename,BeamOpt !第二步，定义参数化设计变量 B=1.4 !初始化宽度 H=3.8 !初始化高度 !第三步，利用参数创建有限元模型 /PREP7 !进入前处理 ET,1,BEAM3 !定义单元类型为BEAM3 AREA=B*H !梁的截面积

IZZ=(B*(H**3))/12 !绕Z轴的转动惯量 R,1,AREA,IZZ,H !定义单元实常数，以设计变量表示MP,EX,1,30E6 !定义材料性质 MP,PRXY,1,0.3 N,1 !创建节点1 N,11,120 !创建节点11 FILL E,1,2 EGEN,10,1,-1 !复制单元 FINISH !退出前处理 !第四步，执行求解 /SOLU ANTYPE,STATIC D,1,UX,0,,11,10,UY SFBEAM,ALL,1,PRES,20 !施加压力（单位长度上的负荷）=20 SOLVE FINISH !第五步，进入后处理并创建状态变量与目标变量 /POST1 SET,,,, NSORT,U,Y !以Uy为基准对节点排序 *GET,DMAX,SORT,,MAX !参数DMAX=最大位移ETABLE,VOLU,VOLU !VOLU=每个单元的体积ETABLE,SMAX_I,NMISC,1 !每个单元I节点处应力的最大值ETABLE,SMAX_J,NMISC,3 !每个单元J节点处应力的最大值

基于ANSYS的结构优化设计有限元分析.

基于ANSYS 的结构优化设计有限元分析收稿日期:2004211213 作者简介:郝金伟(19752,男,后勤工程学院结构工程专业在读硕士研究生,重庆400016 闫奕任(19752,男,1998年毕业于后勤工程学院营房工程专业,沈阳军区联勤部营房部,辽宁沈阳110005蒋懋(19752,男,后勤工程学院在读硕士研究生,讲师,后勤工程学院军事建筑工程系,重庆400016 郝金伟闫奕任蒋懋摘要:为验证ANSYS 对结构优化设计的有效性,从理论上说明了结构优化设计的数学过程,介绍了ANSYS 优化的相

关概念、过程,结合某设计优化实例,为使用者提供了一套系统的思维模式,创造了良好的条件和方法。关键词:结构,优化设计,有限元分析中图分类号:TU318.1文献标识码:A 引言据统计,与传统设计相比,采用优化设计可以使土建工程降低造价5%~30%[1]。自1973年Z ienkiewicz 利用有限元法做结构分析,Braibant 利用节点坐标为设计变量做有限元分析以来,随着计算机和有限元软件的发展,用计算机手段实现结构优化设计再度引起了工程师和研究者们的极大兴趣。大型通用有限元软件ANSYS 不仅可以做一般结构应力分析、动态系统模拟、热传导分析和磁场分析,也可以用来做优化设计。ANSYS 提供了两种优化方法:零阶方法是一个很完善的处理方法,可以很有效地处理大多数的工程问题;一阶方法基于目标函数对设计变量的敏感程度,因此,更加适合于精确的优化分析。对于这两种方法,ANSYS 提供了一系列的分析→评估→修正的循环过程,即对于初始设计进行分析,对分析结果就设计要求进行评估,然后修正,这一循环过程重复进行,直到所有的设计要求都满足为止。 1结构优化设计 1.1结构优化设计的数学过程最优结构方案可以包括很多方面:可求出结构最好的几何形状;可选择各种构件尺寸使结构的造价最低;若构件本身的形状允许改变,也可选择构件的最好形状;若几何形状已定,则可以适当选取截面,使结构总重量最轻。结构优化设计具有如下特点: 1无论是以重量或造价为目标函数,其函数式中的各项系数均为正值,且目标函数值恒大于零,多为取极小化问题。2设计变量总是不小于零。3在数学模型中可以避免等式约束条件,它通常由结构分析来代替,因此约束条件多为不等式,约束函数一般是连续可导和非线性的。4最优解一定位于可行域的边界上,而不在可行域的内部。5设计变量多,约束条件多,且约束函数多为隐函数。

基于ANSYS分析的平面桁架结构优化设计

文章编号:100926825(2007)2020054203 基于ANSYS 分析的平面桁架结构优化设计收稿日期:2007201229 作者简介:李炳宏(19822),男,后勤工程学院军事建筑工程系硕士研究生,重庆　400041 李　新(19812),男,后勤工程学院军事建筑工程系硕士研究生,重庆　400041 李炳宏　李　新摘　要:以六杆平面桁架结构为例,利用大型有限元分析软件ANSYS5.7对其按照重量最轻的原则进行了优化分析,实现了利用ANSYS5.7进行结构优化设计的全过程,得到了重量最轻的优化分析结果,在满足工程要求的前提下,节约了大量的工程材料。关键词:ANSYS ,有限元分析,平面桁架结构,优化设计中图分类号:TU323.4文献标识码:A 1　概述在工程实践中,结构优化设计的方法一直是科学工作者和工程技术人员最为关注的问题之一。从已有工程经验看,与传统设计相比,优化设计可以使土建工程降低造价5%～30%。20世纪60年代以来,随着计算机计算能力的不断提高,人们把有限元分析的方法和各种数学规划方法相结合,并逐步发展成为一种系统和成熟的方法,使得结构优化的技术得到了更快的发展。文中以六杆平面桁架为例,利用ANSYS 的优化分析功能对其按照重量最轻的原则进行了优化设计,方便快捷地得到了较好的优化结果(重量最轻),实现了利用ANSYS 的优化分析功能进行平面桁架结构优化设计的全过程。 2　有关ANSYS 优化分析的基本概念 ANSYS 优化分析中包括的基本概念有设计变量、状态变量、目标函数、分析文件等。 1)设计变量是作为自变量,通过改变设计变量的数值来实现结果的优化,设计变量的上下限决定了设计变量的变化范围。坏可能引起结构的连续倒塌和整体破坏。研究火灾高温下,不同结构的性能变化规律;研究火灾高温下,结构连续倒塌和整体破坏的机理,是结构抗火研究的主要内容。 3.3　混凝土结构抗火设计方法的研究设想混凝土结构的抗火设计可从两个途径进行研究:1)把火灾的高温作用等效为一种荷载,与结构上的其他荷载(恒载、活载、风载、地震作用等)一起参与荷载效应组合,按概率极限状态设计方法进行设计,即建立考虑火灾高温作用的统一的结构设计方法。2)对已按常规方法完成设计的混凝土结构,进行抗火能力的验算,以满足相应的抗火要求。除进行抗火计算外,加强结构的抗火构造措施也是提高结构抗火能力的一个重要手段。需要研究和发掘实用、有效的抗火构造措施,以使结构的抗火能力得到保证。 3.4　火灾后混凝土结构的损伤评估和修复加固方法的研究在具体操作上,可采用观察与计算相结合的方法。通过观察燃烧残留物的性状和分布,结构表观的物理特征,用回弹法、磁力探伤法、超声法、钻取芯样法、恒压恒速冲击钻法对重要部位进行现场或试验室检测,然后通过计算来确定结构的损伤度。只有在确定了混凝土结构的火灾损伤度的前提下,才有可能制订出科学、合理的策略和方案,对受损混凝土结构进行修复和加固。目前,对现有建筑结构加固方法的研究非常活跃,充分研究混凝土结构的火灾损伤特点,借助已有的加固方法和手段,应是火灾后混凝土结构修复加固研究的努力方向。火灾作为一种多发的灾害,对人们的生命及财产造成惨重的损失。建筑火灾对混凝土结构造成一定的损伤甚至整体的破坏。研究混凝土结构的抗火性能,建立混凝土结构的抗火设计方法,建立抗火混凝土结构的损伤评估及修复加固方法,理应成为混凝土结构研究的一项重要任务。建立我国的混凝土结构抗火设计规范和损伤评估及修复加固规程,应是混凝土结构抗火研究的中期目标。参考文献: [1]董毓利.混凝土结构的火安全设计[M ].北京:科学出版社,2001.[2]李　卫,过镇海.高温混凝土的强度和变形性能试验研究[J ].建筑结构学报,1993(2):74275. [3]刘永军.钢筋混凝土结构火灾反应数值模拟及软件开发[D ].大连:大连理工大学博士学位论文,2002.5. [4]过镇海,时旭东.钢筋混凝土的高温性能及其计算(第一版) [M ].北京:清华大学出版社,2002. [5]时旭东,过镇海.高温下钢筋混凝土受力性能的试验研究[J ].土木工程学报,2000(4):76277. Investigation on state 2of 2the 2art of f ire 2resistance design for concrete structures WU Wen 2fa WANG H ong 2yong Abstract :This paper summarizes the state 2of 2the 2art of the research reset on fire 2resistance performance of reinforced concrete structures ,pro 2poses the development of researches on fire 2resistance design of reinforced concrete structures ,brings forward the design method of fire 2resis 2tance of concrete structures based on calculation and makes suggestions to the content of the regulation about fire 2resistance design of concrete structres. K ey w ords :concrete structure ,fire 2resistance performance ,fire 2resistance design ? 45?第33卷第20期2007年7月山西建筑SHANXI ARCHITECTURE Vol.33No.20J ul.　2007

运用ANSYS Workbench 快速优化设计

2006年用户年会论文运用ANSYS Workbench快速优化设计陈杰 [中国船舶重工集团第七一○研究所，443003] [ 摘要 ] 从易用性和高效性来说AWE下的DesignXplorer/VT模块为优化设计提供了一个几乎完美的方案，CAD模型需改进的设计变量可以传递到AWE环境下，并且在DesignXplorer/VT下设定好约束条件及设计目标后，可以高度自动化的实现优化设计并返回相关图表。本文将结合实际应用介绍如何使用Pro/E和ANSYS软件在AWE环境下如何实现快速优化设计过程。 [ 关键词 ] 有限元分析、集成、ANSYS Workbench [Abstract:] DesignXplorer/VT module in AWE provides an user-friendly and highly efficient method to optimize the design. Design variables in CAD models can be directly handled in AWE. After goals in DesignXplorer/VT are defined by user, the optimization can be completed automatically and relevant data and charts can be delivered to user. This paper introduce how to use Pro/E and ANSYS in AWE to achieve rapid design optimization by a practical case. 1前言 ANSYS系列软件是融合结构、热、流体、电磁、声于一体的大型通用多物理场有限元分析软件，在我国广泛应用于航空航天、船舶、汽车、土木工程、机械制造等行业。ANSYS Workbench Environment（AWE）是ANSYS公司开发的新一代前后处理环境，并且定为于一个CAE协同平台，该环境提供了与CAD软件及设计流程高度的集成性，并且新版本增加了ANSYS很多软件模块并实现了很多常用功能，使产品开发中能快速应用CAE技术进行分析，从而减少产品设计周期、提高产品附加价值。现今，对于一个制造商，产品质量关乎声誉、产品利润关乎发展，所以优化设计在产品开发中越来越受重视，并且方法手段也越来越多。从易用性和高效性来说AWE下的 DesignXplorer/VT模块为优化设计提供了一个几乎完美的方案，CAD模型需改进的设计变量可以传递到AWE环境下，并且在DesignXplorer/VT下设定好约束条件及设计目标后，可以高度自动化的实现优化设计并返回相关图表，本文将结合实际应用介绍如何使用Pro/E 和ANSYS软件在AWE环境下如何实现快速优化设计过程。

ANSYS拓扑优化原理讲解以及实例操作

拓扑优化是指形状优化，有时也称为外型优化。拓扑优化的目标是寻找承受单载荷或多载荷的物体的最佳材料分配方案。这种方案在拓扑优化中表现为“最大刚度”设计。与传统的优化设计不同的是，拓扑优化不需要给出参数和优化变量的定义。目标函数、状态变量和设计变量（参见“优化设计”一章）都是预定义好的。用户只需要给出结构的参数（材料特性、模型、载荷等）和要省去的材料百分比。给每个有限元的单元赋予内部伪密度来实现。这些伪密度用PLNSOL ，TOPO 命令来绘出。拓扑优化的目标——目标函数——是在满足结构的约束（V ）情况下减少结构的变形能。减小结构的变形能相当于提高结构的刚度。这个技术通过使用设计变量。结构拓扑优化的基本思想是将寻求结构的最优拓扑问题转化为在给定的设计区域内寻求最优材料分布的问题。通过拓扑优化分析，设计人员可以全面了解产品的结构和功能特征，可以有针对性地对总体结构和具体结构进行设计。特别在产品设计初期，仅凭经验和想象进行零部件的设计是不够的。只有在适当的约束条件下，充分利用拓扑优化技术进行分析，并结合丰富的设计经验，才能设计出满足最佳技术条件和工艺条件的产品。连续体结构拓扑优化的最大优点是能在不知道结构拓扑形状的前提下，根据已知边界条件和载荷条件确定出较合理的结构形式，它不涉及具体结构尺寸设计，但可以提出最佳设计方案。拓扑优化技术可以为设计人员提供全新的设计和最优的材料分布方案。拓扑优化基于概念设计的思想，作为结果的设计空间需要被反馈给设计人员并做出适当的修改。最优的设计往往比概念设计的方案结构更轻，而性能更佳。经过设计人员修改过的设计方案可以再经过形状和尺寸优化得到更好的方案。 5.1.2优化拓扑的数学模型优化拓扑的数学解释可以转换为寻求最优解的过程，对于他的描述是：给定系统描述和目标函数，选取一组设计变量及其范围，求设计变量的值，使得目标函数最小（或者最大）。一种典型的数学表达式为： ()()()12,,0,,0min ,g x x v g x x v f x v ?=??≤???? 式中，x -系统的状态变量；12g g 、-一等式和不等式的结束方程；(),f x v -目标函数；v -设计变量。注：在上述方程中，x 作为系统的状态变量，并不是独立的变量，它是由设计变量得出的，并且与设计变量相关。优化拓扑所要进行的数学运算目标就是，求取合适的设计变量v ，并使得目标函数值最小。 5.2基于ANSYS 的优化拓扑的一般过程（进行内容排版修改）在ANSYS 中，进行优化拓扑，一般分为6个步骤。具体流程见图5-1：

ansys桁架和梁的有限元分析

桁架和梁的有限元分析第一节基本知识一、桁架和粱的有限元分析概要 1．桁架杆系的有限元分析概要桁架杆系系统的有限元分析问题是工程中晕常见的结构形式之一，常用在建筑的屋顶、机械的机架及各类空间网架结构等多种场合。桁架结构的特点是，所有杆件仅承受轴向力，所有载荷集中作用于节点上。由于桁架结构具有自然离散的特点，因此可以将其每一根杆件视为一个单元，各杆件之间的交点视为一个节点。 2．梁的有限元分析概要梁的有限元分析问题也是是工程中最常见的结构形式之一，常用在建筑、机械、汽车、工程机械、冶金等多种场合。梁结构的特点是，梁的横截面均一致，可承受轴向、切向、弯矩等载荷。根据梁的特点，等截面的梁在进行有限元分析时，需要定义梁的截面形状和尺寸，用创建的直线代替梁，在划分网格结束后，可以显示其实际形状。二、桁架和梁的常用单元桁架和梁常用的单元类型和用途见表7-1。通过对桁架和粱进行有限元分析，可得到其在各个方向的位移、应力并可得到应力、位移动画等结果。第128页

第二节桁架的有限元分析实例案例1--2D桁架的有限元分析问题人字形屋架的几何尺寸如图7—1所示。杆件截面尺寸为0．01m^2，试进行静力分析，对人字形屋架进行静力分析，给出变形图和各点的位移及轴向力、轴力图。条件人字形屋架两端固定，弹性模量为2．0x10^11N/m^2，泊松比为0．3。解题过程制定分析方案。材料为弹性材料，结构静力分析，属21)桁架的静力分析问题，选用Link1单元。建立坐标系及各节点定义如图7-1所示，边界条件为1点和5点固定，6、7、8点各受1000N的力作用。 1．ANSYS分析开始准备工作 (1)清空数据库并开始一个新的分析选取Utility Menu>File>Clear&Start New，弹出Clears database and Start New对话框，单击OK按钮，弹出Verify对话框，单击OK按钮完成清空数据库。 (2)指定新的工作文件名指定工作文件名。选取Utility Menu>File>Change Jobname，弹出Change Jobname对话框，在Enter New Jobname项输入工作文件名，本例中输入的工作文件名为“2D-spar”，单击OK按钮完成工作文件名的定义。 (3)指定新的标题指定分析标题。选取Ufility Menu>File>Change Title，弹出ChangeTitle对话框，在Enter New Tifie项输入标题名，本例中输入“2D-spar problem'’为标题名，然后单击OK按钮完成分析标题的定义。 (4)重新刷新图形窗9 选取Utility Menu>Plot>Replot，定义的信息显示在图形窗口中。 (5)定义结构分析运行主菜单Main Menu>Preferences，出现偏好设置对话框，赋值分析模块为Structure结构分析，单击OK按钮完成分析类型的定义。 2．定义单元类型运行主菜单Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add／Edit／Delete命令，弹出Element Types对话框，单击Add按钮新建单元类型，弹出Library of Element Types对话框，先选择

如何利用ANSYS进行拓扑优化

如何利用ANSYS进行拓扑优化前言就目前而言，利用有限元进行优化主要分成两个阶段：（1）进行拓扑优化，明确零件最佳的外形、刚度、体积，或者合理的固有频率，主要目的是确定优化的方向；（2）进行尺寸优化，主要目的是确定优化后的的零件具体尺寸值，通常是在完成拓扑优化之后，再执行尺寸优化。在ANSYS中，利用拓扑优化，可以完成以下两个目的：（1）在特定载荷和约束的条件下，确定零件的最佳外形，或者最小的体积（或者质量）；（2）利用拓扑优化，使零件达到需要的固有频率，避免在使用过程中产生共振等不利影响。本文主要就在ANSYS环境中如何执行拓扑优化进行说明。

1、利用ANSYS进行拓扑优化的过程在ANSYS中，执行优化，通常分为以下6个步骤：、定义需要求解的结构问题对于结构进行优化分析，定义结构的物理特性必不可少，例如，需要定义结构的杨氏模量、泊松比（其值在～之间）、密度等相关的结构特性方面的信息，以供结构计算能够正常执行下去。

、选择合理的优化单元类型在ANSYS中，不是所有的单元类型都可以执行优化的，必须满足如下的规定：（1）2D平面单元：PLANE82单元和PLANE183单元；（2）3D实体单元：SOLID92单元和SOLID95单元；（3）壳单元：SHELL93单元。上述单元的特性在帮助文件中有详细的说明，同时对于2D单元，应使用平面应力或者轴对称的单元选项。、指定优化和非优化的区域在ANSYS中规定，单元类型编号为1的单元，才执行优化计算；否则，就不执行优化计算。例如，对于结构分析中，对于不能去除的部分区域将单元类型编号设定为≥2，就可以不执行优化计算，请见下面的代码片段：…… …… Et,1,solid92 Et,2,solid92 …… Type,1 Vsel,s,num,,1,2 Vmesh,all …… Type,2 Vsel,s,num,,3 Vmesh,all ……

运用ANSYS Workbench快速优化设计

运用ANSYS Workbench快速优化设计摘要：从易用性和高效性来说AWE下的DesignXplorer/VT模块为优化设计提供了一个几乎完美的方案，CAD模型需改进的设计变量可以传递到AWE环境下，并且在DesignXplorer/VT下设定好约束条件及设计目标后，可以高度自动化的实现优化设计并返回相关图表。本文将结合实际应用介绍如何使用Pro/E和ANSYS软件在AWE环境下如何实现快速优化设计过程。关键词：有限元分析、集成、ANSYS Workbench 1 前言 ANSYS系列软件是融合结构、热、流体、电磁、声于一体的大型通用多物理场有限元分析软件，在我国广泛应用于航空航天、船舶、汽车、土木工程、机械制造等行业。ANSYS Workbench Environment（AWE）是ANSYS公司开发的新一代前后处理环境，并且定为于一个CAE协同平台，该环境提供了与CAD软件及设计流程高度的集成性，并且新版本增加了ANSYS很多软件模块并实现了很多常用功能，使产品开发中能快速应用CAE技术进行分析，从而减少产品设计周期、提高产品附加价值。现今，对于一个制造商，产品质量关乎声誉、产品利润关乎发展，所以优化设计在产品开发中越来越受重视，并且方法手段也越来越多。从易用性和高效性来说AWE下的DesignXplorer/VT模块为优化设计提供了一个几乎完美的方案，CAD模型需改进的设计变量可以传递到AWE环境下，并且在DesignXplorer/VT下设定好约束条件及设计目标后，可以高度自动化的实现优化设计并返回相关图表，本文将结合实际应用介绍如何使用Pro/E 和ANSYS软件在AWE环境下如何实现快速优化设计过程。 2 优化方法与CAE 在保证产品达到某些性能目标并满足一定约束条件的前提下，通过改变某些允许改变的设计变量，使产品的指标或性能达到最期望的目标，就是优化方法。例如，在保证结构刚强度满足要求的前提下，通过改变某些设计变量，使结构的重量最轻最合理，这不但使得结构耗材上得到了节省，在运输安装方面也提供了方便，降低运输成本。再如改变电器设备各发热部件的安装位置，使设备箱体内部温度峰值降到最低，是一个典型的自然对流散热问题的优化实例。在实际设计与生产中，类似这样的实例不胜枚举。优化作为一种数学方法，通常是利用对解析函数求极值的方法来达到寻求最优值的目的。基于数值分析技术的CAE方法，显然不可能对我们的目标得到一个解析函数，CAE计算所求得的结果只是一个数值。然而，样条插值技术又使CAE中的优化成为可能，多个数值点可

基于ANSYS的桁架桥简单的力学分析

基于ANSYS的桁架桥简单的力学分析姓名戴航学号20120680203 专业工程力学班级2班二〇一五年六月

一、桁架桥的工程背景及用途桁架桥简介：桁架桥是桥梁的一种形式，一般多见于铁路和高速公路，指的是以桁架作为上部结构主要承重构件的桥梁。桁架桥为空腹结构，因而对双层桥面有很好的适应性。桁架是由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构，桁架杆件主要承受轴向拉力或压力，从而能充分利用材料的强度，节约材料，在跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度。本文通过分析在卡车过桥时，对桁架桥进行ansys静力分析和模态分析，给出危险截面，从而为优化设计提供理论依据。

桁架桥实物如下：桥梁的简化平面模型(取桥梁的一半)：

二、研究对象简介在本文的分析中，分析模型为：桁架桥由型钢组成，顶梁及侧梁，桥身弦杆，底梁分别采用3种不同型号的型钢，结构参数见表3-6。桥长L=32m,桥高H=5.5m。桥身由8段桁架组成，每段长4m。该桥梁可以通行卡车，若这里仅考虑卡车位于桥梁中间位置，假设卡车的质量为4000kg，若取一半的模型，可以将卡车对桥梁的作用力简化为P1 ，P2和P3 ，其中P1= P3=5000 N, P2=10000N。材料性能为：弹性模量E=2.10e10Pa，泊松比为0.3，密度7800kg/m3。表3-6 桥梁结构中各种构件的几何性能参数

三、单元类型：共选用三种单元： 1、顶梁及侧梁（beam1），定义1号是实常数用于beam1，截面参数见上表； 2、桥身弦梁（beam2），定义2号实常数用于beam2，截面数据见上表； 3、底梁（beam3）,定义3号实常数用于beam3，截面数据见上表。

Ansys在复合材料结构优化设计中的应用_图文(精)

A一13玻璃钢学会第十六届玻璃钢/复合材料学术年会论文集2006年 Amys在复合材料结构优化设计中的应用覃海艺,邓京兰 (武汉理工大学材料科学与工程学院,武汉430070 摘要:优化设计方法在复合材料结构设计中起着十分重要的作用。本文详细介绍了Ansys两种优化设计方法.目标函数最优设计和拓扑优化设计的过程,并运用目标函数最优设计方法对复合材料夹层结构进行了最优结构层合设计和运用拓扑优化设计方'法对玻璃钢圆凳进行了最佳形状设计。结果证明Ansys优化设计方法在复合材料结构设计中的有效性。关键词:Ansys;优化设计方法;目标函数最优设计;拓扑优化设计;复合材料 l前言复合材料是由两种或多种性质不同的材料组成,具有比强度、比刚度高、耐疲劳性能好及材料与性能可设计强等特点,广泛应用于汽车、建筑、航空、卫生等领域。复合材料通过各相组分性能的互补和关联获得优异的性能,因此复合材料各组分之间及材料整体结构的合理布置,充分发挥复合材料的性能已成为设计的关键所在…。Ansys软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。优化设计是一种寻找确定最优设计方案的技术,Ansys强大的优化设计功能已广泛地应用于复合材料制品的结构设计心J。 2Ansys中的优化设计方法【3娟j 2.1目标函数最优设计 “最优设计”是指满足所有的设计要求,而且所需(如重量、面积、体积、应力、费用等的方案最小,即目标函数值最小。也就是说,最优设计方案是一个最有效率的方案。在Ansys中设计方案的任何方面都是可以优化的,如尺寸(如厚度、形状(如过

渡圆角的大小、支撑位置、制造费用、自然频率、材料特性等。实际上,所有可以参数化的Ansys选项都可以作优化设计。目标函数最优设计是通过改变设计变量(自变量的数值,使状态变量(设计变量的函数,因变量在满足一定条件时,目标函数(因设计变量的改变而有所改变的值最小。目标函数最优设计的一般步骤为①生成循环所用的分析文件,该文件须包括整个分析的过程,并满足以下条件:参数化建立模型(PREIy7,对模型进行初次求解(SOLUTION,对初次求解的结果提取并指定状态变量和目标函数(POSTl/POST26;②在Ansys数据库里建立与分析文件中变量相对应的参数,这一步是标准的做法,但不是必须的(BEGIN或OPT;③进入OPT优化处理器,指定要进行优化设计循环的分析文件(oPT;④声明优化变量:指定哪些参数是设计变量,哪些参数是状态变量,哪个参数是目标函数;⑤选择优化工具或优化算法:优化算法是使单个函数(目标函数在控制条件下达到最小值的传统算法,包括零阶算法和一阶算法;⑥指定优化循环控制方式,每种优化方法和工具都有相应的循环控制参数,比如最大迭代次数等;⑦进行优化分析;⑧查看设计序列结果(OPT和后处理(POSTl/POST26。 2.2拓扑优化设计拓扑优化是指形状优化,有时也称为外型优化。拓扑优化的目标是寻找承受单载荷或多作者简介:覃海艺(1980?,男,在读硕士。 49 载荷的物体的最佳材料分配方案。与目标函数最优设计不同的是,拓扑优化不需要给出参数和优化变量的定义。目标函数、状态变量和设计变量是程序内部预定义好的。用户只需给出结构的参数(材料特性、模型、载荷等和要省去的材料百分比,即可通过优化计算得到结构的最佳外形设计。拓扑优化的目标是在满足结构约束的情况下减少结构的变形能,从而提高结构的刚度,所以在优化中表现为“最大刚度”设计。

简单桁架桥梁ANSYS分析

下面以一个简单桁架桥梁为例，以展示有限元分析的全过程。背景素材选自位于密执安的"Old North Park Bridge" (1904 - 1988)，见图3-22。该桁架桥由型钢组成，顶梁及侧梁，桥身弦杆，底梁分别采用3种不同型号的型钢，结构参数见表3-6。桥长L=32m,桥高 H=5.5m。桥身由8段桁架组成，每段长4m。该桥梁可以通行卡车，若这里仅考虑卡车位于桥梁中间位置，假设卡车的质量为4000kg，若取一半的模型，可以将卡车对桥梁的作用力简化为P1， P2和P3，其中P1= P3=5000 N, P2=10000N，见图3-23。图3-22位于密执安的"Old North Park Bridge" (1904 - 1988) 图3-23桥梁的简化平面模型(取桥梁的一半) 表3-6桥梁结构中各种构件的几何性能参数构件惯性矩m4横截面积m2 顶梁及侧梁(Beam1) 643.8310m-′322.1910m-′ 桥身弦梁(Beam2) 61.8710-′31.18510-′ 底梁(Beam3) 68.4710-′33.03110-′ 解答以下为基于ANSYS图形界面(Graphic User Interface , GUI)的菜单操作流程。安全提示：如果聊天中有涉及财产的操作，请一定先核实好友身份。发送验证问题或

点击举报天意11:36:47 (1)进入ANSYS（设定工作目录和工作文件）程序→ANSYS →ANSYS Interactive →Working directory（设置工作目录）→Initial jobname （设置工作文件名）:TrussBridge →Run →OK (2)设置计算类型 ANSYS Main Menu：Preferences…→Structural →OK (3)定义单元类型 hhQ?RRN??QQ https://www.wendangku.net/doc/3b6556386.html,oomm QM?9NN?} ANSYS Main Menu： Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete... →Add…→Beam : 2d elastic 3 →OK（返回到Element Types窗口）→Close (4)定义实常数以确定梁单元的截面参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constants…→Add/Edit/Delete →Add…→select Type 1 Beam 3 →OK →input Real Constants Set No. : 1 , AREA: 2.1 9E-3，Izz: 3.83e-6(1号实常数用于顶梁和侧梁) →Apply →input Real Constants Set No. : 2 , AREA: 1.18 5E-3，Izz: 1.87E-6 (2号实常数用于弦杆) →Apply →input Real Constants Set No. : 3, AREA: 3.031E-3，Izz: 8.47E-6 (3号实常数用于底梁) →OK (back to Real Constants window) →Close (the Real Constants win dow) (5)定义材料参数

运用ansysworkbench快速优化设计

运用A N S Y S W o r k b e n c h快速优化设计 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

运用ANSYS Workbench快速优化设计编辑条目 12.15 60次 1人 1个 [字号:大中小] [我来说两句 (0) ] 摘要：从易用性和高效性来说AWE下的DesignXplorer/VT模块为优化设计提供了一个几乎完美的方案，CAD模型需改进的设计变量可以传递到AWE环境下，并且在DesignXplorer/VT下设定好约束条件及设计目标后，可以高度自动化的实现优化设计并返回相关图表。本文将结合实际应用介绍如何使用 Pro/E和ANSYS软件在AWE环境下如何实现快速优化设计过程。关键词：有限元分析、集成、ANSYS Workbench 1 前言 ANSYS系列软件是融合结构、热、流体、电磁、声于一体的大型通用多物理场有限元分析软件，在我国广泛应用于航空航天、船舶、汽车、土木工程、机械制造等行业。ANSYS Workbench Environment（AWE）是ANSYS 公司开发的新一代前后处理环境，并且定为于一个CAE协同平台，该环境提供了与CAD软件及设计流程高度的集成性，并且新版本增加了ANSYS很多软件模块并实现了很多常用功能，使产品开发中能快速应用CAE技术进行分析，从而减少产品设计周期、提高产品附加价值。现今，对于一个制造商，产品质量关乎声誉、产品利润关乎发展，所以优化设计在产品开发中越来越受重视，并且方法手段也越来越多。从易用性和高效性来说AWE下的DesignXplorer/VT模块为优化设计提供了一个几乎完美的

基于Ansys的框架结构优化设计

基于Ansys的框架结构优化设计摘要：在实际工程问题中，经常遇到各种框架结构的优化问题，大多基于Ansys分析软件求解已知载荷、稳定条件下的框架结果最小体积，即最小质量以减少施工材料控制最优成本。本文通过对一常见的矩形截面的四边框架结构进行优化设计分析，提高了对Ansys分析软件的运用能力，加深了对起运行机制的认识，为以后熟练地运用该软件打下基础。关键词：框架结构矩形截面优化设计Ansys软件 1.工程背景框架结构由于具有自重轻、造价较低和施工简单等诸多优点，在包括大型工业厂房在内的工程领域得到了广泛的应用[1].随着对设计质量要求的不断提高，人们一直在探索如何在保证框架结构安全的前提下，减少材料用量，降低成本，以满足经济性的要求。框架结构的优化设计思想从MICHELL[2]框架理论的出现至今已有近百年历史，BENDSOE等[3]提出的多工况拓扑优化方法标志着对优化设训一研究进入了新的阶段。国内学者也在该领域进行了大量的研究，如隋允康等对框架结构离散变量的优化问题进行了研究，通过函数变换找到了满应力的映射解，并结合框架拓扑优化特点提出了ICM(独立、连续、映射)方法[4]。随着计算机技术的发展，人们开始利用ANSYS等软件对工程结构进行有限元分桁和优化设计。APDL是ANSYS参数化设计语言，它是一种通过参数化变量方式建立分桁模型的脚本语言[5-6], ANSYS提供了两种优化方法即零阶方法和一阶方法。除此之外，用户还可以利用自己开发的优化算法替代ANSYS本身的优化方法进行优化设计。本文利用APDL优化设计模块编制用户程序，对一个实际框架进行了结构优化。结果表明运用ANSYS进行框架结构优化设训一可以有效提高设计质量，具有广泛的运用前景。 2.框架结构模型假设在工程应用中，实际的析架结构形式和各杆件之间的联结以及所用的材料是

ansys桁架屈曲分析实例

一、桁架结构屈曲分析实例命令流！步骤一前处理 /TITLE,buckling of a frame /PREP7 ET,1,BEAM4 R,1,2.83e-5,2.89e-10,2.89e-10,0.01,0.01, , RMORE, , , , , , , MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,,1.5e11 MPDATA,PRXY,1,,0.35 RPR4,3,0,0,86.6025e-3, VOFFST,1,1, , /VIEW,1,1,1,1 /ANG,1 /REP,FAST VDELE, 1 FLST,2,5,5,ORDE,2 FITEM,2,1 FITEM,2,-5 ADELE,P51X LPLOT FLST,5,3,4,ORDE,2 FITEM,5,7 FITEM,5,-9 CM,_Y,LINE LSEL, , , ,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1, , ,20, , , , ,0 FLST,5,6,4,ORDE,2 FITEM,5,1 FITEM,5,-6 CM,_Y,LINE LSEL, , , ,P51X CM,_Y1,LINE CMSEL,,_Y LESIZE,_Y1, , ,3, , , , ,0 FLST,3,6,4,ORDE,2 FITEM,3,4 FITEM,3,-9

LGEN,15,P51X, , , , ,1, ,0 /PLOPTS,INFO,3 /PLOPTS,LEG1,1 /PLOPTS,LEG2,1 /PLOPTS,LEG3,1 /PLOPTS,FRAME,1 /PLOPTS,TITLE,1 /PLOPTS,MINM,1 /PLOPTS,FILE,0 /PLOPTS,LOGO,1 /PLOPTS,WINS,1 /PLOPTS,WP,0 /PLOPTS,DATE,2 /TRIAD,LTOP /REPLOT NUMMRG,KP, , , ,LOW NUMCMP,KP NUMCMP,LINE FLST,2,93,4,ORDE,2 FITEM,2,1 FITEM,2,-93 LMESH,P51X FINISH ！步骤二获得静力解/SOL ANTYPE,0 NLGEOM,0 NROPT,AUTO, , LUMPM,0 EQSLV, , ,0, PRECISION,0 MSAVE,0 PIVCHECK,1 PSTRES,ON TOFFST,0, /PNUM,KP,0 /PNUM,LINE,0 /PNUM,AREA,0 /PNUM,VOLU,0 /PNUM,NODE,1 /PNUM,TABN,0 /PNUM,SVAL,0 /NUMBER,0 /PNUM,ELEM,0

平面桁架ansys分析

作业一平面桁架ansys 分析用ansys 分析图1。设250.1,100.2cm A MPa E =?=。图1 1 设置计算类型 Preferences →select Structural →OK 2 选择单元类型 Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete →Add →Link 3D finit stn 180 →OK 3 定义实常数 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constants… →Add… →select Type 1→OK →input AREA:1 →OK →Close (the Real Constants Window) 4 定义材料属性 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic →input EX:2.0e5, PRXY:0.3 →Material →Exit 5 生成几何模型生成关键点，如图2. 图 2

ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Keypoints →In Active CS → 1(3,0),2(0,0),3(0,30) →OK 生成桁架 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Lines →Lines →Straight Line →依次连接点2→1→3→1→OK如图3. 图3 6 网格划分，如图4. ANSYS Main Menu: Preprocessor →Meshing →Mesh Tool→(Size Controls) lines: Set →Pick All :OK→input NDIV: 1 →OK →(back to the mesh tool window)Mesh: lines →Mesh→Pick All (in Picking Menu) →Close( the Mesh Tool window) 图 4

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