ANSYS优化设计揭密(适合初学者)

ANSYS优化揭密

引子

时下ANSYS高手颇多，但还有很多FEA战友对ANSYS的优化过程用之不熟，这里抛砖引玉，写下自己对ANSYS优化模块的使用心得，不当之处敬请指正。

deform@smth

Aug. 14，2002 1.认识ANSYS优化模块

1.1 什么时候我需要它的帮忙?

什么是ANSYS优化？我想说明一个例子要比我在这里对你絮叨半天容易理解的多。

注意过普通的水杯吗？底面圆圆的，上面加盖的哪一种。仔细观察一下，你会发现比较老式的此类水杯有一个共同特点：底面直径＝水杯高度。

图1 水杯的简化模型

为什么是这样呢？偷偷的告诉你：因为只有满足这个条件，才能在原料耗费最少的情况下使杯子的容积最大。可不是，在材料一定的情况下，如果水杯的底面积大，其高度必然就要小；如果高度变大了，底面积又大不了，如何调和这两者之间的矛盾？其实这恰恰就反应了一个完整的优化过程。

在这里，一个水杯的材料是一定的，所要优化的变量就是杯子底面的半径r 和杯子的高度h，在ANSYS的优化模块里面把这些需要优化的变量叫做设计变量（DV）；优化的目标是要使整个水杯的容积最大，这个目标在ANSYS的优化过程里叫目标函数（OBJ）；再者，对设计变量的优化有一定的限制条件，比如说整个杯子的材料不变，这些限制条件在ANSYS的优化模块中用状态变量（SV）来控制。

闲话少说，下面我们就来看看ANSYS中怎么通过设定DV、SV、OBJ，利用优化模块求解以上问题。

首先参数化的建立一个分析文件（我假设叫volu.inp），水杯初始半径为R ＝1，高度为H＝1（DV），由于水杯材料直接喝水杯的表面积有关系，这里我假设水杯表面积不能大于100，这样就有S＝2πRH＋2πR2<100（SV），水杯的容积为V＝πR2H （OBJ）。

File:volu.inp

R=1

H=1

S=2*3.14*R*H+2*3.14*R*R

V=10000/(3.14*R*R*H)

然后再建一个优化分析文件（我假设叫optvolu.inp）,设定优化变量，并求解。

File:optvolu.inp

/clear,nostart

/input,volu,inp

/opt

opanl,volu,inp

opvar,R,dv,1,10,1e-2

opvar,H,dv,1,10,1e-2

opvar,S,sv,,100,1e-2

opvar,V,obj,,,1e-2

opkeep,on

optype,subp

opsave,optvolu,opt0

opexec

最后，哈，打开Ansys6.1，在命令输入框中键入”/input,optvolu,inp”，整个优化过程就开始了。

图2 ANSYS优化过程图

几秒钟的优化过程结束后，让我们来看一下优化的结果：

/opt

optlist,all

图3 优化结果1

上图中左右带*的SET 22是最优解，由此可以看出，要想在表面积一定的情况下使水杯容积最大，的确有这样一个规律 H=D=2*R。有兴趣的同志可以用求极值的方法演算一下，一定会得到相同的答案。（话外语：原来那些无盖的糖瓷盆有一个规律是H=R，也是为了满足瓷盆容积最大。）

ANSYS的优化模块是用来求解工程分析中的优化例子的，但上面一个例子说明即使这样于工程毫无关系纯数学极值问题，也能够轻松求解。不过在细节处会有一些技巧，后面再仔细分析。（其实用ANSYS的优化模块完全能解决数学上比较负责的极值问题，不过现在有了Matlab、Mathematica，大概也没有人愿意来用ANSYS献丑了）

1.2 ANSYS优化设计基础

前面写了一个例子，来说明ANSYS的基本优化过程。在这一节中，我们结合这个例子来说明一下优化模块中的一些概念。

1.2.1 优化模块中的三大变量：

设计变量（DV）：即自变量。例子中的opvar,R,dv,1,10,1e-2就是用来定义一个设计变量R，其上限为10，下限为1，公差为10-2（公差和优化过程的收敛有关）。ANSYS优化模块中允许定义不超过60个设计变量。

状态变量（SV）：用来体现优化的边界条件，是设计变量的函数。例子里面opvar,S,sv,,100,1e-2就是定义了一个状态变量S，它的上限为100，无下限，公差为10-2。从文件volu.inp中可以看到，S=2*3.14*R*H+2*3.14*R*R。可见，定义这样一个状态变量，即是限制水杯的表面积（可以认为表示材料的多少）不大于100。在ANSYS优化模块中用户可以定义不超过100个状态变量。

目标函数（OBJ）：最终的优化目的。它必须是设计变量的函数，而且只能求其最小值。看到volu.inp里面目标函数的定义了吧V=10000/(3.14*R*R*H)，为了把求最大体积转化为求最小值，只好对它求倒数了；如果知道目标函数的上限，还可以用一个大数减目标函数的方法来转换。例子中opvar,V,obj,,,1e-2就是定义了一个目标函数V，它的公差是10-2。

1.2.2 ANSYS优化模块中的两种求解模式

ANSYS优化模块的求解有两种运行模式，一种是在GUI方式下运行，即已经打开ANSYS的分析界面后进行分析；另一种是Batch模式，无需打开ANSYS分析界面，后台运行求解。

前面例子的运行过程其实就是一个典型的GUI方式体现，它涉及到两个重要的文件：一个就是类似volu.inp的ANSYS分析文件，如果是一个工程问题，该文件中应该有参数定义、参数建模、求解、结果提取、目标函数赋值的一个全过程（由于优化求解是一个不断跌代的过程，ANSYS分析文件其实是包涵了一个完整的循环）。另一个文件是类似optvolu.inp的优化控制文件，基本语句就那么几条，无非是定义三大变量、优化方式、优化控制等几条，用户拿过去稍稍替换下就可以用在不同的问题上。（注：细心的读者可能会提问，既然ANSYS分析文件包涵了一个完整的循环，但是整个优化过程中是要求设计变量不断改变的，每次循环都有一个参数重定义的过程，不会使设计变量恢复初始值吗？这一点勿用担心，正是由于有了另一个优化控制文件，优化过程只在第一次进行完全的参数定义工作，在后续循环中，优化控制文件中声明的设计变量定义将被忽略）。有了这样两个文件，简单的在命令窗口把优化控制文件输入进去（其中的opanl 命令会自动调用指定的ANSYS分析文件），就可以完成整个优化过程。以上说明的是完全使用命令流的GUI方式，至于如何在菜单中进行优化过程的定制，窃以为没有命令流方式快捷，这里就不再赘述了。

另一种方式是后台运行的Batch方式，它只需要一个输入命令流文件（batch 文件）。该文件可以简单的把GUI方式下ANSYS分析文件和优化控制文件合并得到。不过有几个注意点：1、需要把optanl语句去掉，因为在batch文件中，不需要提供ANSYS分析文件名字，系统默认batch文件中/opt语句以前的所有部分为ANSYS分析文件内容。2、以前为防止在GUI方式下的重新定义错误而引入的一些语句，如/cle,nostart需要去除。上述例子经过合并、处理，就可以得到Batch方式下需要的batch文件batch.inp

File:batch.inp

R=1

H=1

S=2*3.14*R*H+2*3.14*R*R

V=10000/(3.14*R*R*H)

/opt

opvar,R,dv,1,10,1e-2

opvar,H,dv,1,10,1e-2

opvar,S,sv,,100,1e-2

opvar,V,obj,,,1e-2

opkeep,on

optype,subp

opsave,optvolu,opt0

opexec

假定batch.inp在目录bvolu下，在cmd命令行方式下，进入bvolu目录，执行命令：

ansys61 -b -j bvolu -p ane3flds -i batch.inp –o output.txt

命令中 -b 参数指定用batch模式求解；

-j bvolu参数指定该求解默认工作名字为bvolu (不指定就默认为file) -p ane3flds 参数指定使用ANSYS/Multiphysics/LS-DYNA求解器

-i batch.inp 参数指定输入batch文件为batch.inp

-o output.txt 参数指定把输出导向到output.txt中，便于查看过程纠错

运行结束后，可以从output.txt文件中看到最有解是多少：

文件output.txt中的一部分数据：

>>>>>> SOLUTION HAS CONVERGED TO POSSIBLE OPTIMUM <<<<<<

(BASED ON DV TOLERANCES BETWEEN FINAL TWO DESIGNS)

FINAL VARIABLES ARE

SET 22

(FEASIBLE)

S (SV) 99.997

R (DV) 2.2851

H (DV) 4.6830

V (OBJ) 130.23

其结果与用GUI方式求解完全一样，生成的bvolu.opt文件中也有最优解的信息，同时还能看到求解整个参数迭代求解过程。

1.2.3 ANSYS的优化方法和收敛准则

例子中优化控制文件里面的优化命令，还有opkeep,on（用来要求保留最优解的DB），opexec（执行优化），剩下重要的命令就只有optype了，这个命令指定ANSYS优化中使用的优化方法。

优化方法发展到今天可说是形形色色，比较完善了。ANSYS的优化模块中只支持两种优化方法，不能不说是一大遗憾。但ANSYS的这两种优化方法对绝大多

数的工程问题已经足够，更何况ANSYS 还留下了用户话优化接口，方便用户写出适合于自己问题的优化方法来使用。

看看例子中的命令”optype,subp ”，这里指定的是第一种通用的函数逼进优化方法。改种方法的本质是采用最小二乘逼进，求取一个函数面来拟和解空间，然后再对该函数面求极值。无疑这是一种普适的优化方法，不容易陷入局部极值点，但优化精度一般不是很高，因此多用来做粗优化的手段。

另外一种是针对第一种优化方法缺点的改进方法，叫做梯度寻优。如果说第一种方法是C0阶、大范围普适的粗优化方法；第二种方法就是C1阶、局部寻优的精优化方法。一般来说，一个比较负责的问题都需要同时采用两种优化方法，先用函数逼进的第一类方法初步求得最优解基本位置，然后再采用梯度寻优的对最优解的位置进行更精确的确定。（注：但用第二类梯度寻优进行优化，不仅时间消耗长，还可能陷入局部最小点，因此通常的问题都建议使用0阶函数逼进优化subp ）

前面讨论了ANSYS 的两种优化方法，但光了解优化进行的方式是不够的。ANSYS 进行优化计算，都是一个不断迭代的过程。有时候，了解优化过程什么时候结束比了解优化过程本身更加重要。下面我们就来谈谈决定优化过程什么时候结束的条件：优化准则。

假设F j 、X j 和F j-1、X j-1分别为目标函数、设计变量第j 次迭代和第j-1次迭

代的结果（X j 为矢量），F b 和X b 分别是当前的最优目标函数和其相应的设计变量值。如果满足τ≤--1j j F F 或者τ≤-b j F F ，τ为目标函数的公差，那么认为迭代收敛，于是迭代停止。假设τ≤--1j j X X 或者τ≤-b j X X ，那么也认为设计变量的搜索已经趋于收敛，于是迭代停止。当然，为了防止优化过程在某些问题中不收敛，ANSYS 还提供了循环数量控制。比如说，如果你使用的是0阶函数逼进优化，你可以用opsubp 命令设定最多循环多少次退出，已经当不可行解连续出现多少次就认为优化过程发散，强行退出等。（注：在0阶函数逼进优化中，默认的最大循环次数为30；默认当连续出现7次不可行解，就认为优化过程发散）

在上面的描述中，可能只有公差τ和不可行解这两个概念在ANSYS中的意义我们不甚了解了。可行解与不可行解的定义将在下一小节中详细定义，这里说明一下公差τ。从例子里面可以看出，我对设计变量、状态变量、目标函数都给出了公差限制。从上面一段的的分析可以得知，设计变量、目标函数的公差可以控制优化过程的收敛性。其实设计变量也一样，如果前后两次设计变量之间的误差小于设计变量的公差时，优化过程也会自动停止，不过对它的限制主要是来控制可行性（下一节介绍可行性），三大变量的公差都有一个默认值：

对于设计变量，默认公差就是0.01×（上限-下限），如果只有上限，默认公差为0.01×上限绝对值。（设计变量定义时必须指定上限）。

对于目标函数，由于定义时不指定上下限，默认公差为0.01×当前目标函数值。对于状态变量，如果指定了上下限，默认公差为0.01×（上限-下限），如果只有上限或者下限，默认公差为0.01×上限或者下限的绝对值。

上述默认公差的定义都能在ANSYS的随机帮助中查到，这里为什么如此冗余的详细介绍它呢？因为大多数情况下你不能得到最优解都是这个东西在作怪。为什么例子中要每个变量都详细定义公差呢？我们可以把这些公差都去掉，看看是什么结果：

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

ansys课程设计论文

大学 计算机辅助机械设计课程设计机构运动分析 班级：10机41 学号：10294046 指导教师： 专业名称：机制（S）

ANSYS 机构运动分析 一．问题分析求解1、图15-2所示为一曲柄滑块机构，曲柄长度AB=120mm 、连杆长度BC=300 mm 、偏距e=50 mm ，曲柄为原动件，转速为w=100 r/min ，E=2E11,,P=0.3求滑块3的位移s 3、速度v 3、加速度a 3随时间变化情况。 二．操作过程 2.1 定义参量 拾取菜单Utility Menu →Parameters →Scalar Parameters 。在 “Selection ” 文本框中输入PI=3.1415926， 单击“Accept ” 按钮；再在“Selection ” 文本框中输入R=0.12、L=0.3、E=0.05、OMGA1=100、T=60/OMGA1、FI0=ASIN(E/(R+L))、AX=0、AY=0、BX=R*COS(FI0)、BY=-R*SIN(FI0) 、CX=(R+L)*COS(FI0)、CY=-E ，单击“Accept ”；最后，对话框的“Close ”按钮。 2.2创建单元类型 Main Menu →Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete 。单击“Add ”按钮；选“Combination ”，选“Revolute joint 7”， 单击“Apply ” 按钮；选“Structural Beam ”，选“3D elastic 4”, 单击“Ok ” 按钮；单击对话框的“Close ”按钮。 2.3定义材料特定义材料特性性 拾取菜单Main Menu →Preprocessor →Material Props →Material Models 。在右侧列表中依次双击“Structural ”、“Linear ”、“Elastic ”、“Isotropic ”，所示的对话框，在“EX ”文本框中输入2e11（弹性模量），在“PRXY ” 文本框中输入0.3（泊松比），单击“Ok ” 按钮；再双击右侧列表中“Structural ”下“Density ”，弹出图对话框，在“DENS ”图 15-2 曲柄滑块机构

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《CAD/CAM/CAE软件实践》课程设计 题目及要求 机械11007 第一题（平面问题） 如图所示零件，所受均布力载荷为q,分析在该作用力下的零件的形变和应力状况，本题简化为二维平面问题进行静力分析，零件材料为Q235。 一、前处理 步骤一创建几何实体模型

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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

ansys课程设计-地铁车站主体结构设计

目录 课程设计任务书 ................................................................................................................ - 1 - GUI方式 ............................................................................................................................... - 3 - 一、打开ANSYS........................................................................................................... - 3 - 二、建立模型.............................................................................................................. - 3 - 1、定义单元类型.................................................................................................. - 3 - 2、定义单元实常数.............................................................................................. - 3 - 3、定义材料特性.................................................................................................. - 3 - 4、定义截面.......................................................................................................... - 3 - 5、建立几何模型.................................................................................................. - 3 - 6、划分网格.......................................................................................................... - 4 - 7、建立弹簧单元.................................................................................................. - 4 - 三、加载求解.............................................................................................................. - 5 - 1、施加位移约束.................................................................................................. - 5 - 2、施加荷载.......................................................................................................... - 6 - （1）计算结构所受荷载................................................................................ - 6 - （2）施加结构所受荷载................................................................................ - 6 - （3）施加重力场............................................................................................ - 7 - 3、求解.................................................................................................................. - 8 - 四、查看计算结果...................................................................................................... - 8 - 1、添加单元表...................................................................................................... - 8 - 2、查看变形图...................................................................................................... - 8 - 3、查看各内力图.................................................................................................. - 9 - 4、查看内力列表.................................................................................................. - 9 - 单元内力表........................................................................................................................ - 11 - APDL方式......................................................................................................................... - 17 -

ansys软件实践专业课程设计

ansys软件实践专业课程设计

CAD/CAE软件实践 课程设计 专业：机械设计制造及其自动化 班级：机械10805 序号： 37 姓名：郑雄 指导教师： 起止日期：2011年 2 月 21 日至 3 月 6 日

CAD/CAE软件实践课程设计 第一题（平面问题）： 如图所示零件，所受均布力载荷为q,分析在该作用力下的零件的形变和应力状况，本题简化为二维平面问题进行静力分析，零件材料为Q235。 序号数据（长度单位mm，分布力单位N/cm） A B C D q 37 292 56 162 Ф62280

一、前处理 步骤一创建几何实体模型 1.创建图形。 Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoi nts >in Active CS 输入节点1(0,0) 2(0,150) 3(146,150) 4(292,150) 5（292,94) 6(130,94)点OK Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines> Lines >Straight Line 用光标点1，2点，2,3点，3，4点，4，5点，5，6点连成直结，点Apply；连完点“OK” Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas> Arbitrary >By lines 用光标分别点击各条边，全部点击完毕后点击OK，出现如下图形：

MainMenu>Proprocessor>Modeling>Create>Ar eas>Circle>Solid Circles 输入: WP X=50 输入: WP X=211 WPY=100 WPY=122 RADIUS=31 RADIUS=15 ，将两个圆从图形中除去 MainMenu>Proprocessor>Modeling>Operate >Booleans>Subtract>Areas 弹出对话框后，用光标点基本（即总体），再点

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

课程设计ANSYS有限元分析(最完整)

有限元法分析与建模课程设计报告 学院：机电学院 专业：机械制造及其自动化指导教师：**** 学生：* *** 学号：2012011**** 2015-12-31

摘要 本文通过ANSYS10.0建立了标准光盘的离心力分析模型，采用有限元方法对高速旋转的光盘引起的应力及其应变进行分析，同时运用经典弹性力学知识来介绍ANSYS10.0中关于平面应力问题分析的基本过程和注意事项。力求较为真实地反映光盘在光驱中实际应力和应变分布情况，为人们进行合理的标准光盘结构设计和制造工艺提供理论依据。 关键词：ANSYS10.0；光盘；应力；应变。

目录 第一章引言 (3) 1.1 引言 (3) 第二章问题描述 (4) 2.1有限元法及其基本思想 (4) 2.2 问题描述 (4) 第三章力学模型的建立和求解 (5) 3.1设定分析作业名和标题 (5) 3.2定义单元类型 (6) 3.3定义实常数 (9) 3.4定义材料属性 (12) 3.5建立盘面模型 (14) 3.6对盘面划分网格 (22) 3.7施加位移边界 (27) 3.8施加转速惯性载荷并求解 (30) 第四章结果分析 (32) 4.1 旋转结果坐标系 (32) 4.2查看变形 (33) 4.3查看应力 (35) 总结 (38) 参考文献 (39)

第一章引言 1.1 引言 光盘业是我国信息化建设中发展迅速的产业之一，认真研究光盘产业的规律和发展趋势，是一件非常迫切的工作。光盘产业发展的整体性强，宏观调控要求高，因此，对于光盘产业的总体部署、合理布局和有序发展等问题，包括节目制作、软件开发、硬件制造、节目生产、技术标准等。 在高速光盘驱动器中，光盘片会产生应力和应变，在用ANSYS分析时，要施加盘片高速旋转引起的惯性载荷，即可以施加角速度。需要注意的是，利用ANSYS施加边界条件时，要将内孔边缘节点的周向位移固定，为施加周向位移，而且还需要将节点坐标系旋转到柱坐标系下。 本文通过ANSYS10.0建立了标准光盘的离心力分析模型，采用有限元方法对高速旋转的光盘引起的应力及其应变进行分析，同时运用经典弹性力学知识来介绍ANSYS10.0中关于平面应力问题分析的基本过程和注意事项。

ansys课程设计1

一、引言 平面问题在工程中是常见的一类问题，平面问题的模型可以大大简化而不是精度。平面问题分为平面应力问题和平面应变问题。光盘是大家经常见到的东西，但是它在光驱中旋转就可以看做是平面应力问题。 标准光盘，置于52倍速的光驱中处于最大读取速度（约为1000min r ），计算其应力分布。 标准光盘参数： ? 外径：120mm ? 内孔径：15mm ? 厚度：1.2mm ? 弹性模量：1.6?a MP 4 10 ? 密度：33102.2m Kg ? 二、力学模型的建立和求解 1、设定分析作业名和标题 （1）从常用菜单中选择File--Change jobname 命令，将弹出Change jobname 对话框，在Enter new jobname 文本框中输入文字“CH01”为数据库文件名，单击OK 完成文件名的修改。 （2）从实用菜单中选择File--Change Title 命令，将弹出Change Title 对话框，在Enter new title 文本框中输入文字“CD ”为标题名，单击OK 完成文件名的修改。 2、定义单元类型 在进行有限元分析时，首先应根据分析问题的几何结构、分析类型和所分析的问题精度要求等，选定适合具体分析的单元类型。这里选四节点四边形板单元PLANE42。 （1）从主菜单中选择Preprocessor/Element/Add …命令，弹出对话框，在左边的列表框中选择Solid 选项，选择实体单元。在右边的列表框中选择Quad 4node 42选项，单击OK 。 （2）单击Options …弹出对话框，对单元进行设置，在Element behavior 下拉列表框中选择Plane strs w/thk 选项。单击OK 完成单元类型定义。 3、定义实常数 这里需要设置厚度实常数。 （1）从主菜单中选择Preprocessor/Real Constants/Add …命令，弹出Real Constants 对话框。 （2）单击add …按钮，选择Type 1 PLANE42，单击OK 弹出Real Constant Set 对话框。 （3）在Thickness 文本框中输入“1.2”，单击OK 。单击Close 按钮，关闭实常数设置对话框。 4、定义材料属性 考虑惯性力的静力分析中必须定义材料的弹性模量和密度。 （1）从主菜单中选择Preprocessor/Material Props/Material Models 命令，将弹出Define Material Model Behavior 窗口，依次双击Structural/Linear/Elastic/Isotropic,将弹出1号材料的弹性模量EX 和泊松比PRXY 的定义对话框，定义EX 为1.6e4.PRXY 为0.3.单击OK 关闭对话框。

ANSYS课程设计

目录 一、梁的静力分析 (1) 二、桁架的静力分析 (4) 三、板的静力分析 (6) 四、孔板的静力分析 (9) 五、热分析 (12) 六、焊接接头稳态传热过程分析 (16) 七、三维静力分析 (19) 八、扳手的受力分析 (24) 九、工字钢梁的分析 (29) 十、梁的优化设计 (33) 十一、心得体会 (41)

一、梁的静力分析 一个梁结构如图所示，m L 3.0=，,005.0m h =m b 02.0=，求梁结构受力后的变形、剪力及弯矩图。211/102m N E ?=,3.0=μ， m N q /600=。试分析梁的弯矩和剪力图。 图1、梁的变形图 q

图2、梁的剪力弯矩图命令流： /input,menust,tmp,'',,,,, ,,,,,,,,,,,1 /GRA,POWER /GST,ON /PLO,INFO,3 /GRO,CURL,ON /CPLANE,1 /REPLOT,RESIZE WPSTYLE,,,,,,,,0 !* /NOPR /PMETH,OFF,0 KEYW,PR_SET,1 KEYW,PR_STRUC,1 KEYW,PR_THERM,0 KEYW,PR_FLUID,0 KEYW,PR_ELMAG,0 KEYW,MAGNOD,0 KEYW,MAGEDG,0 KEYW,MAGHFE,0 KEYW,MAGELC,0 KEYW,PR_MULTI,0 KEYW,PR_CFD,0 /GO !* /COM, /COM,Preferences for GUI filtering have been set to display: /COM, Structural !* /PREP7 !* ET,1,BEAM3 !* R,1,0.0001,2.08e-10,0. 005, , , , !* !* MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,,2e11 MPDATA,PRXY,1,,0.3 K,1,0,0,0, K,2,0.3,0,0,

ansys课程设计说明书-范本1

高压闪蒸槽压力载荷作用下整体等效模 型的应力分析 1．问题描述 1.1工程背景 物质的沸点是随压力增大而升高，那么是不是压力越低，沸点就越低呢。那好，这样就可以让高压高温流体经过减压，使其沸点降低，进入闪蒸罐。这时，流体温度高于该压力下的沸点。流体在闪蒸罐中迅速沸腾汽化，并进行两相分离。使流体达到气化的设备不是闪蒸罐，而是减压阀。闪蒸罐的作用是提供流体迅速气化和汽液分离的空间。 1.2内衬材料结构与计算参数 1.2.1 砖结构 外层：230(轴向)×200（环向）×60（径向）； 中层：230(轴向)×65（环向）×131（径向）； 内层：230(轴向)×65（环向）×131（径向）。 1.2.2 胶泥 从壳壁至中心依次为：Dolit 788+Dolit 788+Stellakitt AE； 每层砖之间胶泥厚度为6mm；每个砖缝之间胶泥厚度为4mm（环向砖缝和垂直砖缝）1.2.3 隔离层 钢壳体与最外层砖之间设置隔离层：即6mm厚的铅；4mm 陶瓷纸。 1.2.4 载荷 设计压力：4.56Mpa 应力分析所需相关材料的性能参数详见附件。 1.3高压闪蒸槽设计图纸

要进行高压闪蒸槽压力载荷作用下整体等效模型的应力分析，最为关键的应该是该问题等效模型的建立以及后处理分析。等效模型为壳体，采用shell181单元，以此单元建立层层壳模型。通过应力分析、位移分析从而得出高压闪蒸槽在所给高压下其强度、刚度等是否能够满足要求。 2．所用单元介绍：shell 181 SHELL181适合分析薄的及中等厚度的板壳结构零件。它一个单元有四个结点，每个结点有六个自由度，即沿X，Y，Z方向的移动自由度和转动自由度。退化“三角形”选项，只能过滤单元化分网中使用。SHELL181 支持线性，大扭转和大应变，变厚度非线性分析。它既能用完全法也可用缩减法，可用于分布载荷及应力刚化。 SHELL181可用于多层材料模型。shell181的厚度是通过两种方式定义的，即section 和实常数两种。而这两种当中的优先在于定义的section，其次是考虑实常数。SHELL181是四节点三维壳单元，每个节点有六个自由度。该单元支持所有的非线性功能（包括大应变），允许有多达250 层材料层。这种方法由下到上一层一层定义材料层的配置。底层为第一 层，后续的层沿单元坐标系的Z轴正方向自底向上叠加。

ANSYS优化设计揭密(适合初学者)

ANSYS优化揭密 引子 时下ANSYS高手颇多，但还有很多FEA战友对ANSYS的优化过程用之不熟，这里抛砖引玉，写下自己对ANSYS优化模块的使用心得，不当之处敬请指正。 deform@smth Aug. 14，2002 1.认识ANSYS优化模块 1.1 什么时候我需要它的帮忙? 什么是ANSYS优化？我想说明一个例子要比我在这里对你絮叨半天容易理解的多。 注意过普通的水杯吗？底面圆圆的，上面加盖的哪一种。仔细观察一下，你会发现比较老式的此类水杯有一个共同特点：底面直径＝水杯高度。 图1 水杯的简化模型 为什么是这样呢？偷偷的告诉你：因为只有满足这个条件，才能在原料耗费最少的情况下使杯子的容积最大。可不是，在材料一定的情况下，如果水杯的底面积大，其高度必然就要小；如果高度变大了，底面积又大不了，如何调和这两者之间的矛盾？其实这恰恰就反应了一个完整的优化过程。 在这里，一个水杯的材料是一定的，所要优化的变量就是杯子底面的半径r 和杯子的高度h，在ANSYS的优化模块里面把这些需要优化的变量叫做设计变量（DV）；优化的目标是要使整个水杯的容积最大，这个目标在ANSYS的优化过程里叫目标函数（OBJ）；再者，对设计变量的优化有一定的限制条件，比如说整个杯子的材料不变，这些限制条件在ANSYS的优化模块中用状态变量（SV）来控制。

闲话少说，下面我们就来看看ANSYS中怎么通过设定DV、SV、OBJ，利用优化模块求解以上问题。 首先参数化的建立一个分析文件（我假设叫volu.inp），水杯初始半径为R ＝1，高度为H＝1（DV），由于水杯材料直接喝水杯的表面积有关系，这里我假设水杯表面积不能大于100，这样就有S＝2πRH＋2πR2<100（SV），水杯的容积为V＝πR2H （OBJ）。 File:volu.inp R=1 H=1 S=2*3.14*R*H+2*3.14*R*R V=10000/(3.14*R*R*H) 然后再建一个优化分析文件（我假设叫optvolu.inp）,设定优化变量，并求解。 File:optvolu.inp /clear,nostart /input,volu,inp /opt opanl,volu,inp opvar,R,dv,1,10,1e-2 opvar,H,dv,1,10,1e-2 opvar,S,sv,,100,1e-2 opvar,V,obj,,,1e-2

ANSYS课程设计

课程设计说明书 工程结构仿真课程设计 学院（部）：理学院 专业班级： 学生姓名： 指导教师： 2014 年01 月03 日

安徽理工大学 课程设计指导教师评语 1、专业班级：工程力学上10-1 2、姓名： 3、完成日期： 2014年1月1日 4、设计题目：平面桁架问题分析显示器支架ANSYS分析 5、指导教师评语： 6、建议成绩： 7、指导教师： 日期：年月日

目录 一．前言 (3) §1.1 ANSYS分析类型 (3) §1.2 课程设计的目的和要求 (3) 二．平面桁架问题分析 (4) §2.1 理论分析 (4) §2.2 有限元分析 (7) 三．电脑显示器ANSYS分析 (11) §3.1 模型材料与几何参数 (11) §3.2 ANSYS模型的建立 (12) §3.3 结果与分析 (15) 四．心得体会 (19) 五．参考文献 (20)

前言 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。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如CREO, NASTRAN, ALOGOR, I －DEAS, Auto CAD等，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。 1.1 ANSYS的分析类型 1.结构静力分析 用来求解外载荷引起的位移、应力和力。静力分析很适合求解惯性和阻尼对结构的影响并不显著的问题。ANSYS程序中的静力分析不仅可以进行线性分析，而且也可以进行非线性分析，如塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接触分析。 2.结构动力学分析 结构动力学分析用来求解随时间变化的载荷对结构或部件的影响。与静力分析不同，动力分析要考虑随时间变化的力载荷以及它对阻尼和惯性的影响。ANSYS 可进行的结构动力学分析类型包括：瞬态动力学分析、模态分析、谐波响应分析及随机振动响应分析。 3.结构非线性分析 结构非线性导致结构或部件的响应随外载荷不成比例变化。ANSYS程序可求解静态和瞬态非线性问题，包括材料非线性、几何非线性和单元非线性三种。 4.动力学分析 ANSYS程序可以分析大型三维柔体运动。当运动的积累影响起主要作用时，可使用这些功能分析复杂结构在空间中的运动特性。并确定结构中由此产生的应力、应变和变形 1.2课程设计的目的和要求 这次课程设计的有两个题目，第一个为桁架的静力学分析。要求采用理论计算和ANSYS软件两种方法分别进行分析。这是进一步让我们熟悉使用ansys软件。并对有限元理论进行更好的总结，让我们学习更好。