ansys在结构体系转换及结构优化中的应用
ANSYS优化算法在钢结构优化设计中应用对比分析
ANSYS优化算法在钢结构优化设计中的应用对比分析摘要：本文利用大型通用有限元软件ansys对某住宅钢结构进行优化设计。
在保证结构安全可靠的前提下，合理有效地降低结构的用钢量，取得良好的经济效益。
对零阶与一阶优化算法在住宅钢结构优化设计中的具体实现方法进行了探讨，对两种算法的准确性和计算效率进行了对比分析, 提出了应用建议。
关键词：ansys、住宅钢结构、零阶优化算法、一阶优化算法、优化设计中图分类号： n945.15 文献标识码： a 文章编号：现代科学技术的高速发展，以及人们对住宅功能齐全、使用方便、居住舒适、安全节能等方面的要求，使钢结构住宅逐步替代传统木结构、砖混结构和钢筋混凝土结构住宅，成为住宅产业的一只新生力量。
在钢结构工程中，钢材的用量是非常巨大的，这其中不免会存在材料安全储备太高，过于浪费的情况。
住宅钢结构的优化设计是在保证结构安全可靠的前提下，合理的利用钢材，尽最大可能的减少用钢量，从而实现降低工程造价的目的。
本文的研究依托于ansys软件兼有有限元分析和优化设计的技术优势，利用零阶和一阶优化算法，针对某多层住宅钢结构展开优化设计，并对两种算法进行了优化效果比较。
一、ansys的优化算法ansys提供了两种优化算法，ansys对这两种方法提供了一系列的“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。
1.1 零阶优化算法该方法仅需要因变量的数值，而不需要其导数信息。
因变量（目标函数及状态函数）首先通过最小二乘拟合值近似，而约束极小化问题用罚函数转换成无约束问题，极小化过程在近似的罚函数上进行迭代，直至获得解得收敛。
1.2 一阶优化算法该方法计算并利用导数信息进行优化。
约束优化问题通过罚函数转换成无约束优化，对目标函数及状态变量的罚函数计算导数，形成设计空间中的搜索方向。
在每次迭代中，实施最速下降及对偶方向搜索直至达到收敛。
桥梁结构体系转换有限元分析
Value Engineering 0引言上世纪90年代初期我国修建了大量的装配式简支T 梁桥。
随着运营年限的增加及交通发展，大量此类桥梁面临承载能力下降及设计荷载不足的窘境，为了提高此类桥梁的承载能力及安全性能，必须对该类旧桥进行合理的加固。
对旧桥主梁跨中截面承载能力不足进行加固采用的方法很多，一般有简支变连续梁法、增大截面法、梁底粘贴钢板法、梁底粘贴碳纤维片材法等。
[1][2]其中简支变连续梁法是多跨简支T 梁桥加固改造、提高承载能力的行之有效的方法。
该方法可结合桥面铺装整修，在两跨桥之间的T 梁上翼缘添加负弯矩钢筋，从而改变简支梁为连续梁的受力体系，降低了荷载产生的跨中弯矩，从而达到提高荷载等级的加固效果。
[3]此方法可结合梁底粘贴钢板或碳纤维片材的方法同时应用，将能达到更好的效果。
由于其方法简单、思路明确、效果明显、经济实惠而受到青睐，在多跨简支T 梁桥的加固中得到广泛应用。
[4]为了更为清楚的了解体系转换结构受力特性，需要桥梁进行结构分析，而桥梁结构的仿真计算近年来得到了快速的发展。
作为有限元分析的一种手段，仿真技术在桥梁结构的设计和计算中越来越体现出其快速精准的优势。
[5][6]对于荷载和桥梁体系均会在施工过程中发生转变的简支转连续桥梁，用仿真分析的方法进行计算，这种优势无疑就更为明显。
[7][8]本文结合某桥简支转连续加固的工程实例，利用有限元分析软件Ansys ，对简支转连续桥梁全桥进行三维仿真计算，并介绍了工程实例的关键部位的计算结果，得到一些有很好参考性的结论。
1桥梁简介本桥采用4片16米的跨径的简支T 梁，桥梁总长为84.04米、桥面净宽为7.5米、桥梁的总宽度为8.8米、设计荷载为汽—20，挂—100，由于桥梁服役时间长，现在不在满足逐渐增加的车辆荷载，需要通过把原来简支桥梁转化为连续桥梁。
即在两片主梁之间添加纵向约束来抵消增大的汽车荷载产生的弯矩，具体的加固方式是在在T 梁翼缘板下靠近梁肋在横隔板上面加纵向的预应力钢绞线，在梁肋下部加钢板来抵抗压力。
ANSYS系统在隧道结构计算中应用条件
浅谈ANSYS系统在隧道结构计算中的应用条件摘要：在公路隧道设计与施工中，为了提前判断在开挖和支护工程中隧道的结构安全性，隧道结构计算的数值研究方法就成为了一种重要的设计依据和施工控制措施。
本文提供了一种方法，即利用ansys软件模拟隧道结构在开挖个步骤中的计算模式与应用条件。
关键词：隧道结构ansys模拟隧道的结构分析是利用工程力学原理，选取合理的介质，通过相似模型体系对其结构进行计算，具体过程一般通过两个途径来进行，其一是利用相似性理论，采取合理的相似系数，在室内通过模型试验来模拟实际的工程问题。
其二是数值计算，这种方法伴随着计算机的发展有了长足的进步。
目前，伴随着岩土力学的发展，再加上计算机的普遍使用及其性能的不断提高，有限元法成为发展最迅速的用于隧道结构分析的数值计算方法。
有限元法先将结构分解为有限的小单元，在每一个单元上，利用弹性力学、弹塑性力学等力学理论建立力学性能参数之间的关系，然后根据位移或者应力协调条件把这些小单元组合起来，求出整体结构的力学特征。
因为有限元法是利用矩阵代数方法求解方程组，而矩阵代数建立的方程组非常方便与计算机的存储与求解，所以，有限元法非常适用于分析复杂的地下结构。
1模型的建立利用ansys来模拟隧道开挖过程，有两种建模方法，一个是建立真三维的模型，三维模型不仅可考虑围岩的流变特性，还能考虑开挖和支护的空间效应，能保证较好的计算精度。
但是建模复杂，计算时间长，且费用较高。
另一种建模方法是建立二维模型，即按平面应变问题来处理，隧道在长度方向的尺寸比横截面的尺寸大得多 ,在忽略掘进的空间效应及岩石流变效应的影响时 ,计算模型取为平面应变是可行的。
另外，可以通过各阶段相应的初始应力释放系数来考虑开挖过程和支护时间早晚对围岩及支护受力的影响。
本文采用后者建立有限元模型。
相对于整个岩体而言，开挖所引起的应力重分布的区域是有限的，因而要确定计算模型的范围。
实践和理论分析表明，对于地下洞室开挖后的应力应变，仅在洞室周围距洞室中心点3～5倍洞室开挖宽度（或高度）的范围内存在实际影响。
基于ANSYS的结构优化设计方法
ωL 1
≤ω1
≤ωU1
( 12 )
因此 ,不但要对结构进行静力分析 ,还要进行模态分析
并判断其一阶固有频率是否满足式 ( 12) 。利用 ANSYS经过
44次迭代 ,得到较理想的结果 。优化过程如表 4所示 。
(下转第 150页 )
四川建筑 第 29 卷 3 期 200 9. 0 6
147
·工 程 结 构 ·
【关键词 】 结构优化 ; 桁架系统 ; 动力优化
【中图分类号 】 TU311. 41 【文献标识码 】 B
在钢结构工程中 ,钢材的用量是非常巨大的 ,这其中不 免会存在材料安全储备太高 ,过于浪费的情况 。如何在保证 结构安全的情况下 ,减少钢材用量 ,降低成本 ,这正是本文研 究的意义所在 。结构优化设计是在满足各种规范或某些特 定要求的条件下 ,使结构的某种指标 (如重量 、造价 、刚度或 频率等 )达到最佳的设计方法 。该方法最早应用在航空工程 中 ,随着计算机的快速发展 ,很快推广到机械 、土木 、水利等 工程领域 。它的出现使设计者从被动的分析 、校核进入主动 的设计 ,这是结构设计上的一次飞跃 [1 ] 。ANSYS作为大型 工程计算软件 ,其模拟分析功能非常强大 ,掌握并使用 AN2 SYS对结构进行模拟 、计算 、优化 ,对提高材料利用率 、减少 成本 ,是很有效的 。
265
341
466
306
59. 2 41. 9 26. 1 0. 01 0. 20 0. 29 0. 17 31. 6 262
264
341
464
296
59. 2 41. 9 26. 1 0. 01 0. 08 0. 28 0. 17 31. 6 262
264
基于ANSYS的三类转换结构动力分析
现象。该类转换结构形式是实际由梁式转换结构的变化而来。 当底部 大空间楼层 的柱距较大 时， 转换梁 的高度常常会 达到整个楼 层高度 ， 又不能开洞 ， 使得该 楼层无法利用 ， 采用 桁 架式 转换 结构解决 了这一 问题 。桁 架式转 换结构 也是 由
梁式转换结构变化而来的 。 对 于 这 三 种 形 式 的 转 换 结 构 ， 用 有 限 元 软 件 作 以 分 析 运
该类 型转换结构的 自重也最大 ， 质量集 中问题存在 。从表 中 可 知梁式转换结构和桁 架转 换结 构也有 很好 的减少 结构 沉 降的能力。
２ ２ 模 态分 析 ．
１ ０
８
为了得到各个模 型 的频 率和振 型 ， 用 Ａ Ｓ Ｓ软件 进 运 ＮＹ
６
４ பைடு நூலகம்
９
行 了模 态分析 ， 到结构 的前 １ 得 ５阶频率 。
馐０
馕 构 ｊ
基 于 Ａ Ｓ Ｓ的三 类 转 换 结 构 动 力分 析 ＮＹ
王广东 ， 赵歆冬 郑小峰 ，
（． １西安 建筑科 技 大学土 木工 程学 院 ， 陕西 西安 ７０５ ；． １０５ ２ 陕西省 交通 建设集 团公 司 ， 陕西西 安 ７０７ ） １０ ５
【 摘 要 】 转换层 结构在 工程 中应用最为广泛的三类结构形式是梁式转换 、 板式转换 、 架转换 。粱式 桁
形 式 梁 式
厚板
总质量
（） ｔ １７ ９ ６ １７ ． ７
１０ ７ ７ ６ｏ．２
（） ｔ ４ ６ ．５ ９５ ９
４ ０ ．２ ８ ８ ３
（） ｔ ６ １ ．２ ８ ３ ７
１ １９ ．０ ｌ９ ４ ０
从 图 ３中可 以看 出 ， 构 的前 两 阶频 率没 有 太 大 的变 结 化， 从第三频率开始 ， 式转换 和桁架 式转 换结 构都能显 著 板 降低结 构的频率 ， 梁式转 换结 构的第 三 、 四阶频率几 乎 而 第
基于Ansys程序的钢结构优化设计的研究
１ 基于 Ａ Ｐ Ｄ Ａ Ｌ优 化 设 计 原 理
将有限单元法与优 化方法结合 ， 形成 Ａ ｎ ｓ ｖ ｓ 优化模块， 通过三大变 量来实现优化过程
１ ） 设计变量 ： 设计 中需 要不断调整数值 的设计 变量 。 比方 构件的
截面尺寸 ： ２ ） 状态变量 ： 是设计变 量的函数 ． 比方构件 的应力小 于应力 允许 值， 结构的位移不超过规范 的规定 ： ３ ） 目标函数 ： 设计变量 的函数 ， 比方结构的总重 量最小 。
塑性影响 ； 假定楼 面刚度在 自 身 平面内卫无 穷大 ； 结构 计算模 型一般 采 用平面模型 ． 结构 复杂无法按 照平面模 型计 算时候 ． 应用空 间结构 计 算模型 ； 柱 问支撑 两端为 刚性 连接 ： 应该 考虑重量荷 载引起 的竖向 构件差异 缩短所 产生的影响 ： 内力分析时候应考虑温度变化引起 竖向 构件差异 缩短所 产生的影响 结构 内力计算 借助计算机来完成。 结构在风 载和地震作用 下产生 水平 位移时候 ．竖 向荷 载将会加 大结构 的水 平位移导致 建筑整体失 稳。 因此 高层钢 结构 内力计 算必须考虑这种影响。 钢结构应该进 行抗震 设计 ， 钢结构应该满足小震不坏 ． 中震可修 ， 大震不倒 。为此 钢结构 应该进 行多遇地震作 用下的弹性分析 ， 验算构 件承载力 和结构层 间侧 移 ． 其 次进行 钢结构在罕遇地震作用下 的弹塑 性分析 ， 验算结构层 间侧移 。钢结 构的地震 作用的计算方法是底部剪 力法 ， 振 型分解反应谱 法和时程分 析法。 钢结构 的承载力应该放大 ， 因
为地震是一种偶然作用并不是 时时发 生 钢结构 还要抗风设计 ．因为长 时间的震 动会 导致结 构疲 劳而破 坏． 结 构在风载作用下 发生 的变形较 大会导致填 充墙开裂 ． 建 筑玻璃 幕墙会 因较大风压 而破坏 ， 风振加速度过 大会让使用者不 安。 《 高层 民 用建筑钢结构技术规程》 要求钢结构顶层质 心位置侧移 不超过建筑高 度的 １ ／ ５ ０ ０ ． 还可 以通过 限制顶点 最大加 速度来 满足人的舒 适度。 钢结构构件一般采用工字 型截面 ． 考虑混凝 土与钢材 的组合作用 将大大改善钢结构 的工作性能 ． 通过在钢梁上 面焊接栓钉 使混凝土楼 板和钢梁共 同工作形成钢一 混 凝土组合梁 ． 所用的材料没有增加多少 ． ３ 建立钢框架结构参数化有 限元模型 但是构件的承载力和刚度会增加一倍 以上 ． 由于混凝土楼板 与钢梁可 靠连接 ． 从而钢梁不会发生整体稳定破坏 ． 而是发生强度破坏 ． 可以充 分利用钢材强度 高的优势 ． 使 材料 的性能 达到最大 限度的利用 ． 这样 结构的 自重也会 大大降低 ． 从 而结构受到 的地震作用 大大降低 ． 钢柱 可以采用钢管混凝土柱 ．钢管 由于混凝土的阻碍大大提高 了稳定 性 ． 混凝 土由于钢管的握裹 ， 强度提高较多 ， 塑性提高更多 ． 从 而吸收较大 的地震 能量 ． 是一种极好的抗震构件截面形式 钢材 比混凝土 贵得 多 ． 对钢结 构进行优化 设计很有 必要 ． 即设计 的钢结构不但安全 ． 而且钢材 的用 量还要尽 可能 的少 ． 优 化设计 的种 类大致有 以下几种 ： １ ） 基础优化 ： 同一 个建筑可用的基础形式有多种 ． 比方独立基础 ． 条形 基础 ， 筏板基础 ， 桩 基础 ， 应该进 行基础方 案的 比较 ． 选择一种既 安 全 又 经 济 的基 础 形 式
ANSYS框架结构分析报告报告材料
ANSYS框架结构分析报告报告材料ANSYS是由美国ANSYS公司推出的有限元分析软件，广泛应用于工程设计和计算领域。
其框架结构是软件的核心部分，包括各个模块之间的关系、数据传递流程、计算模型的构建等。
本文将对ANSYS框架结构进行分析，并探讨其特点、优势和应用情况。
一、ANSYS框架结构概述1.前处理模块：用于几何建模、网格划分、加载和约束条件设置等，是整个分析过程中的准备阶段。
用户可以通过前处理模块构建计算模型，并设置相关参数。
2.求解器：包括结构力学、流体力学、热传导等不同类型的求解器，用于模拟各种工程问题的场景。
ANSYS提供了多种数值求解方法和算法，以满足不同类型问题的求解需求。
3.后处理模块：用于结果分析和可视化展示，可以生成各种结果图表和动画，帮助用户深入理解问题的本质，进而做出合理的决策。
二、ANSYS框架结构特点1.模块化设计：ANSYS软件采用模块化设计，各个功能模块之间相对独立，用户可以根据具体需求选择需要的功能，灵活组合使用。
2.多物理场耦合：ANSYS支持多物理场耦合分析，如结构-热耦合、结构-流体耦合等，能够模拟现实工程问题中的复杂物理现象。
3.并行计算能力：ANSYS软件可以充分利用计算机集群的并行处理能力，加快大规模计算任务的求解速度，提高工程分析效率。
4. 多平台支持：ANSYS软件可以在不同操作系统上运行，如Windows、Linux等，且支持多种编程语言和脚本语言，方便用户在不同环境下进行工程分析。
5.用户友好性：ANSYS提供了丰富的用户界面和操作指引，使用户能够快速上手并进行高效的分析工作，同时还提供了各种学习资源和技术支持。
三、ANSYS框架结构应用情况1.结构分析：ANSYS可以对各种结构进行静力、动力、热力等多物理场耦合分析，帮助工程师评估结构的强度、刚度、稳定性等性能指标。
2.流体力学模拟：ANSYS提供了丰富的流体力学求解器，可以模拟流体的流动、湍流、传热等现象，为工程师提供优化设计方案。
结构模拟软件ANSYS在工程领域中的应用
结构模拟软件ANSYS在工程领域中的应用ANSYS（Analysis System）是一种流行的结构模拟软件，被广泛应用于工程领域。
它基于有限元分析理论，提供了强大的功能和工具，用于对各种工程结构的性能进行模拟、分析和优化。
ANSYS的应用领域涵盖了机械、航空航天、电子、建筑等众多行业，为工程师们提供了重要的辅助工具，帮助他们设计更安全、更可靠和更高效的结构。
ANSYS在机械工程中的应用非常广泛。
通过使用ANSYS，工程师可以对机械结构进行静力学和动力学分析，以确定其在各种载荷下的稳定性和可靠性。
例如，汽车制造商可以使用ANSYS对车身的结构进行模拟，以确保在碰撞和其他严苛条件下的安全性能。
同时，ANSYS还可以帮助工程师优化机械结构的设计，以提高其性能和效率。
在航空航天工程中，ANSYS的应用同样是不可或缺的。
航空航天结构通常要承受极端的载荷和环境条件，必须保证其在各种情况下都能正常运行并保持无损伤。
ANSYS可以模拟和分析飞机机身、发动机、翼等部件的性能，从而帮助工程师们优化设计并提高整体效能。
此外，ANSYS还可以模拟飞行过程中的动力学和热学效应，以更好地理解和改进航空航天系统的性能。
电子行业也是ANSYS的重要应用领域之一。
在电子产品的设计和制造过程中，安全性、可靠性和性能是关键考虑因素。
ANSYS可以帮助工程师模拟和分析电子设备的热学、电磁和结构性能，预测可能的故障和问题，并提供解决方案。
例如，在手机的设计中，ANSYS可以模拟电路板的热分布，以确保设备在长时间使用或高负荷情况下不会过热，从而保证了其可靠性和用户体验。
在建筑行业中，ANSYS可以模拟和分析建筑结构的受力和变形情况。
通过使用ANSYS，工程师可以研究建筑材料在各种载荷下的性能，以确保建筑物的稳定性和耐久性。
此外，ANSYS还可以模拟自然灾害对建筑结构的影响，如地震和风暴，从而为建筑师和工程师提供有关改进设计的重要信息。
通过使用ANSYS进行结构模拟，工程师和设计师能够更好地理解和预测建筑结构的行为，从而改进设计并确保建筑物的安全性。
基于Ansys程序的钢结构优化设计的研究
基于Ansys程序的钢结构优化设计的研究作者：海涛王茹来源：《科技视界》 2013年第26期海涛王茹（西安建筑科技大学，陕西西安 710055）【摘要】我国钢结构应用越来越广，钢框架结构是一种良好的结果体系，简单介绍了钢结构的布置原则，钢结构的抗震和抗风设计，构件截面的类型，以用钢量最少为目标函数，以钢框架构件的强度、稳定和变形为状态变量，利用Ansys程序进行优化设计，取得良好优化效果。
【关键词】优化设计；框架结构；结构布置；组合结构近年来我国钢材产量连年位居世界第一，导致钢结构发展十分迅猛，但是我国钢结构的应用范围和国际还有很大差距；目前我国钢结构的应用范围还局限在航站楼、会展中心、体育场馆和工业厂房，而民用建筑主要还是采用钢筋混凝土结构，目前我国政府从政策上大力倡导民用建筑钢结构化，但是很多设计人员对钢结构的设计理念不是很了解，部分结构工程师对钢结构体系概念不清楚，对节点构造和楼板铺设方向对结构的影响和楼板平面刚度不够重视。
钢结构设计首先应该进行结构布置，布置原则符合以下要求。
建筑平面宜简单，规则、对称和开展；尽量让水平荷载合力作用线与结构刚心重合；支撑在结构平面两个方向布置要对称，框筒结构柱距在1.5米和3米之间，在结构平面拐角处不布置楼梯间和电梯间；尽量不设置变形缝。
尽量让结构平面规整，由于建筑设计的需要必须设缝时，要少设缝；结构立面尽量沿高度方向均匀变化；结构刚度在竖直方向要均匀连续避免突变；超过十二层的钢结构要设置地下室；结构的最大高度不得超过结构的最大高度限制值。
结构布置以后进行结构受力分析，要按照以下原则进行结构受力模型的建立。
结构的作用效应按照弹性理论计算，截面设计时候考虑塑性影响；假定楼面刚度在自身平面内卫无穷大；结构计算模型一般采用平面模型，结构复杂无法按照平面模型计算时候，应用空间结构计算模型；柱间支撑两端为刚性连接；应该考虑重量荷载引起的竖向构件差异缩短所产生的影响；内力分析时候应考虑温度变化引起竖向构件差异缩短所产生的影响。
（完整版）ANSYS拓扑优化原理讲解以及实例操作
（完整版）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）。
结构ansys优化的原理
结构ansys优化的原理ANSYS 是一个广泛使用的工程仿真软件，提供了许多优化工具和技术，以帮助工程师改进产品设计并满足特定的性能指标。
在 ANSYS 中进行优化的原理大致包括以下几个步骤：1. 建模与分析：首先，工程师需要在 ANSYS 中建立一个合适的模型，该模型描述了所需优化的系统或组件。
这可以是一个结构、一个流体系统、电气设备等等。
然后，通过施加特定的边界条件和加载来模拟实际工作条件，并进行仿真分析以获得模型的响应。
2. 定义优化目标和约束：在进行优化之前，需要明确定义优化的目标，例如最小化重量、最大化强度、优化流体流动的效率等。
同时，还需要确定可能的约束条件，如最大应力、最小挠度、特定的几何限制等。
3. 设计变量的定义：工程师需要确定哪些设计变量可以改变以实现优化目标。
这可能包括几何参数 如尺寸、形状）、材料特性、加载条件等。
这些变量的范围和约束条件也需要在此阶段定义。
4. 优化算法的选择：ANSYS 提供了多种优化算法，包括梯度法、遗传算法、粒子群优化等。
工程师需要根据问题的复杂性、设计空间的特点以及计算资源等因素选择合适的优化算法。
5. 执行优化和迭代：一旦设置好优化问题，工程师就可以让 ANSYS 开始执行优化计算。
软件会根据选定的优化算法，在设计空间中搜索最优解。
这通常需要进行多次迭代，每次迭代都会根据优化算法的结果更新设计变量，直到满足设定的优化目标和约束条件。
6. 结果分析：最后，工程师需要对优化后的结果进行分析。
他们会评估优化后的设计是否满足了设定的性能指标，并检查是否存在潜在的改进空间。
在确认最终结果后，可能会对优化后的设计进行验证和进一步的工程分析。
总的来说，ANSYS 中的优化原理涉及到建立模型、定义目标和约束、选择设计变量、选择优化算法、执行优化迭代和分析结果等多个步骤，以帮助工程师改进产品设计并实现特定的性能要求。
ANSYS优化方法在结构设计中的应用
ANSYS优化方法在结构设计中的应用田旺生，杨明旺，李黎霞（海洋石油工程（青岛）有限公司，山东青岛 266520）摘要：传统的结构设计，首先是凭借经验和判断做出结构的初始方案，包括总体布置、材料选择、结构尺寸和制造工艺等，然后进行结构分析，最后在力学分析的基础上校验其可行或不可行，必要时则进行多次方案修改。
在这样的设计程序中，结构分析只起到一种保证安全可行的校核作用。
而利用ANSYS进行优化设计分析，一次计算即可完成结构的应力和寻优计算，不但完成了结构计算，满足了设计规定的约束条件，且实现了目标最优。
本文重点介绍ANSYS软件的结构优化功能，通过APDL语言编程进行实例分析，说明优化设计在节省材料及结构设计方面的作用。
关键词：ANSYS；结构分析；优化设计；应力；位移1引言传统结构设计首先是凭经验做出结构的初始方案，然后进行力学校核，必要时进行多次方案修改，其主要缺点是重分析、重校核过程的次数太多，工作量太大而难以承受，难以找到合理的材料分布，不易做出较理想的既经济又安全的设计方案，所以说传统结构设计已难以满足工程的需要。
优化设计方法是现代设计方法的一种，是一种寻找结构最优设计方案的技术，所谓“优化设计”，指的是一种方案在满足所有设计要求的条件下所需的支出（如重量、面积、应力、费用等）最小，也就是说，优化设计方案就是一个最有效率的方案。
优化设计涉及的变量主要有3个：设计变量，状态变量，目标函数[1]。
设计变量（比如尺寸）为自变量，优化结果的取得就是通过改变设计变量的数值来实现的。
状态变量（比如应力）是约束设计的数值，它们是“因变量”，是设计变量的函数。
目标函数（比如重量）是要尽量减小的数值。
优化设计的主要目的是求出一个或数个设计变量，使得目标函数值最小，并且这些解必须满足限制条件或设计参数。
换言之，优化设计是在限制条件的范围内，寻求目标函数的最小值，而限制条件视问题实际需求而定。
2优化设计方法在节省材料方面的应用场地施工需要配备2个营救吊篮，当人员在高处受伤或在高处被困需要营救时能及时将其转移至地面。
ansys不收敛问题-适用于结构分析
引起不收敛的因素1、模型——主要是结构刚度的大小。
对于某些结构，从概念的角度看，可以认为它是几何不变的稳定体系。
但如果结构相近的几个主要构件刚度相差悬殊，在数值计算中就可能导致数值计算的较大误差，严重的可能会导致结构的几何可变性——忽略小刚度构件的刚度贡献。
如出现上述的结构，要分析它，就得降低刚度很大的构件单元的刚度，可以加细网格划分，或着改用高阶单元（BEAM->SHELL,SHELL->SOLID)。
构件的连接形式（刚接或铰接）等也可能影响到结构的刚度。
2、线性算法（求解器）。
ANSYS中的非线性算法主要有：稀疏矩阵法(SPARSE DIRECT SOLVER)、预共轭梯度法(PCG SOLVER)和波前法(FRONT DIRECT SLOVER)。
稀疏矩阵法是性能很强大的算法，一般默认即为稀疏矩阵法（除了子结构计算默认波前法外）。
预共轭梯度法对于3-D实体结构而言是最优的算法，但当结构刚度呈现病态时，迭代不易收敛。
为此推荐以下算法： 1）、BEAM单元结构，SHELL单元结构，或以此为主的含3-D SOLID 的结构，用稀疏矩阵法；2）、3-D SOLID的结构，用预共轭梯度法；3）、当你的结构可能出现病态时，用稀疏矩阵法；4）、当你不知道用什么时，可用稀疏矩阵法。
3、非线性逼近技术。
在ANSYS里还是牛顿－拉普森法和弧长法。
牛顿－拉普森法是常用的方法，收敛速度较快，但也和结构特点和步长有关。
弧长法常被某些人推崇备至，它能算出力加载和位移加载下的响应峰值和下降响应曲线。
但也发现：在峰值点，弧长法仍可能失效，甚至在非线性计算的线性阶段，它也可能会无法收敛。
为此，尽量不要从开始即激活弧长法，还是让程序自己激活为好（否则出现莫名其妙的问题）。
子步（时间步）的步长还是应适当，自动时间步长也是很有必要的。
4、加快计算速度。
在大规模结构计算中，计算速度是一个非常重要的问题。
下面就如何提高计算速度作一些建议：充分利用ANSYS MAP分网和SWEEP分网技术，尽可能获得六面体网格，这一方面减小解题规模，另一方面提高计算精度。
ANSYS软件在桁架结构优化设计中的应用
Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ软 件 在 桁 架 结 构 优 化 设 计 中 的 应 用
张
（ １ ． ２ ４ １ １ ０ ０）
２ ４ ３ ０ ０ ０； ２ ． 芜 湖县重 点工程建设管理 局， 安徽 芜湖
摘
要： 以一个 实际桁架 为例 ， 利用 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ软件 的优化 设计模块 ， 并采 用 Ａ Ｐ Ｄ Ｌ语言 编制 用户程序 ， 在两种 不同设计 工况 下分 别
由于大多数 的常用桁架是 由比较 细长 法标 志着对优 化设计研 究进 入 了新 的 阶段。国 内学 者也 在该 领 进行结构实验的结果表明 ， 而且 承受 的荷载大 多数都是通过其 他杆件传 到节 域进行 了大量的研究 ， 如隋允康等对桁架 结构离散 变量 的优 化问 的杆件所组成 ， 这就使得桁架节点 的刚性对杆 件 内力 的影 响可 以大 大的减 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 桁 点上 ， 小 ， 接近于铰的作 用， 结构 中所有的杆件在荷 载作用 下 ， 主要 承受 架拓扑优化特点提出了 Ｉ Ｃ Ｍ（ 独立 、 连续 、 映射 ） 方法 。随着 计
・
４ ０・
第３ ９卷 第 ２期 ２ ０ １ ３年 １月
山 西 建 筑
ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖ０ｌ ＿ ３ ９ Ｎｏ ． ２
Ｊ ａ ｎ ． ２ ０ １ ３
文章编号 ： １ ０ ０ ９ — ６ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ０ ４ ０ — ０ ２
实 际受力 情况 复杂 ， 要对 它们进 行 要求 ； 桁架结构 的优 化设 计思 想从 ＭＩ Ｃ Ｈ Ｅ Ｌ Ｌ 桁 架理 论 的 出现 及所用 的材料是多种 多样 的 ， 精确 的分析是 困难 的。但根据 对桁架 的实 际工作 情况 和对桁 架 至今 已有近百年历史 ， Ｂ Ｅ Ｎ Ｄ Ｓ Ｏ Ｅ等 提 出的 多工况 拓扑 优化 方
ANSYS在结构优化设计中的应用
ANSYS在结构优化设计中的应用由于优化设计的基础理论涉及面较广，对设计人员的数学能力要求较高。
为了帮助设计人员更好地理解抽象的优化理论，提高其实际动手能力，本文介绍了如何利用有限元分析软件进行结构优化设计，建立了基于ANSYS的结构优化设计流程图。
最后通过一个工程实例加以说明。
一、引言优化设计是在数学规划的基础上发展起来的一门交叉学科，随着电子计算机的引入，它已迅速发展成为一种有效的新型工程设计方法。
机械结构设计应用优化设计方法较传统的设计方法一般可节省材料7~40%，并可获得最佳的结构尺寸。
近年来，基因(遗传)算法、猴王算法及模拟退火算法等新型算法又相继引入优化设计领域，扩大了优化设计的基础理论涉及面，对学生的数学基础要求也越来越高。
当设计人员在面对这些种类繁多而且抽象的优化理论时，普遍出现困难情绪。
在优化设计中引入计算机和成熟的商品软件，使结构优化设计的求解程序化、可视化，激发设计人员的求解兴趣，使得传统的优化设计增添了新的活力。
本文介绍了有限元分析软件ANSYS在结构优化设计中的应用，使概念更具体化和形象化，提高了设计人员分析问题的基本技能和计算机操作与软件应用的能力。
二、结构优化设计的数学模型一般说来，优化设计方法不仅要求设计人员要了解所求解间题的工程背景，将设计问题转化为某种优化模型，而且还要懂得利用一门计算机编程语言来实现某种算法，这样他才能够完成优化设计。
也正是这些问题的存在妨碍了学生自己动手应用优化技术解决工程实际问题，厌学情绪也就随之而来。
如何将工程问题转化为优化设计模型，这是机械优化设计首先要解决的关键问题。
建立数学模型的三个基本要素是:设计变量、约束条件以及目标函数。
其中，设计变量又称为自变量，通过其自身的选择和调整来实现优化结果的获取;约束条件又可分为边界约束和性能约束，边界约束一般是考虑设计变量的取值范围，性能约束是根据设计性能或指标要求而定的一种约束条件;目标函数是某个方案的评价指标，有时也是某个设计所要追求的目标函数。
ANSYS结构优化技术在机械设计中的应用
ANSYS结构优化技术在机械设计中的应用摘要：随着计算机的快速发展，不断创新和开发出了许多分析仿真模拟软件，同时，也带动了结构优化技术的完善，为机械设计的结构化研究注入了新的力量。
ANSYS结构优化技术软件是这些新力量中的优化软件之一，它可以更有效、快速地分析编制程序中的有效数据，进而提高了在机械设计求解中的正确性和效率。
关键词：ANSYS结构优化技术；机械设计；应用范围；准确性1、关于ANSYS结构优化技术ANSYS是由美国 Itasca Consulting Group Inc.公司开发的三维显示有限差分程序。
作为一个专业分析软件，ANSYS 能够进行机械、岩土、结构、温度、流体等多学科的研究，目前已广泛应用于机械工程、岩土工程、隧道工程、道路与铁道工程等领域的科学研究之中。
1.1 计算原理ANSYS是一个三维有限差分程序，它不仅采用了有限差分法中的拉格朗日连续介质法，还采用了混合离散法和动态松弛法。
1.1.1 有限差分法。
作为一种解决偏微分方程定解问题的近似方法，有限差分法在岩土工程中有着广泛的应用。
它的基本思想是把要求解问题的微分方程及其边界条件用离散的、有限个未知数的差分方程来表示，把求解微分方程的问题转化为求解代数方程组的问题，并用代数方程组的解作为微分方程的近似解。
具体做法是：①用差分网格离散求解域；②用差商近似代替导数；③求解差分方程组。
差分解随着网格划分的细化而逐渐逼近精确解。
1.1.2 混合离散法。
在三维常应变单元中，四面体虽然能够很好的解决沙漏变形问题，却不能为塑性结构提供足够的变形模式。
而混合离散法通过适当调整四面体应变率张量中的第一不变量，使得单元体积变形更加灵活，很好的解决了这一问题。
1.2 我国ANSYS结构优化技术研究历程从过去几十年的研究历史可以看出，我们可以以ANSYS结构优化技术的研究在我国分为四个阶段：上世纪六十年代以前，由于中国的内部问题以及战争，促使机械和电子技术的集成处理系统，这也使得我们的国家在这个问题上的ANSYS结构优化产品的发展，在很大程度上是自我发展的水平，这也导致了我国发展自己的技术限制，已开发成功的产品难以获得大范围，导致下一个努力工作得到进一步发展；七十年代初，受的世界飞速的传播与发展，计算机通信控制技术使中国的ANSYS结构优化产品的发展提供良好的外部技术基础。
ANSYSWorkbench在结构瞬态动力学分析中的应用_巨文涛
ANSYS Workbench 在结构瞬态动力学分析中的应用
摘 要： 为了更好地描述结构动力学在工程中的应用及工程应用软件的可靠性与便捷性， 以某回转机构为研究对象， 采用 ANSYS Workbench 瞬态动力学分析方法， 对该回转机构的刚体运动与柔体动力进行分析 。 在分析中考虑零件行为的不同对分析结果的 2 得到了两种运动状态下的刚体运动响应 影响， 分别对以角速度 6． 28rad / s 和角加速度 5rad / s 绕机架转动的回转机构进行响应分析， 曲线和柔体动力响应云图及曲线； 通过对响应曲线数值分析， 得到了两种零件行为下各特性分析值与理论值相一致， 充分说明了 ANSYS Workbench 瞬态动力学在结构分析中的可靠性与便捷性， 为结构动力学分析提供理论基础 。 关键词： ANSYS Workbench； 瞬态动力学； 结构动力学； 响应曲线 Abstract： In order to describe the application of the structural dynamics and the reliability and convenience of the engineering software， the rigid motion and flexible dynamics of the mechanism was analyzed by ANSYS Workbench transient dynamics analysis method． To study the effect of different component behavior on results，the swing component by the 6． 28rad / s angular velocity and 5rad / s2 angular acceleration was analyzed，nephogram and response curve of component considering two different motions are obtained； during the analysis of results，it is known that the results are consistent with theoretical value respectively，which fully illustrates the reliability and convenience of ANSYS Workbench transient dynamics analysis method，and provide theoretical basis for structure dynamic analysis． Key words： ANSYS Workbench； Transient dynamics； Structure dynamic； Ｒesponse curve
ansys 集中质量点的作用
ansys 集中质量点的作用在ansys中，集中质量点是一种用于简化复杂结构的建模技术。
它将结构体系中的质量集中到一个点上，并保持其对结构动力学行为的影响。
这种方法可以显著简化结构模型，并降低计算复杂度，同时保持较高的分析精度。
ansys集中质量点可以用于建立动力学模型。
在结构动力学分析中，确定结构的固有频率和振型是非常重要的。
集中质量点可以代表结构的质量分布情况，并且能够准确地预测结构的固有频率和振型。
这样，工程师可以通过集中质量点建立的简化模型，快速准确地分析结构的动力学响应。
ansys集中质量点可以用于模拟结构的动态响应。
在实际工程中，结构往往受到外部载荷的作用，需要分析其在动态载荷下的响应情况。
通过将结构的质量集中到一个点上，可以简化结构模型，并减少计算量。
这样，工程师可以更加高效地分析结构的动态响应，如振动幅值、位移响应等。
ansys集中质量点还可以用于优化设计。
在工程设计中，优化结构的质量和性能是一个重要的目标。
集中质量点可以代表结构的质量分布情况，通过调整集中质量点的位置和质量，可以优化结构的动力学性能。
例如，通过调整集中质量点的位置，可以使结构的固有频率达到特定的要求。
通过调整集中质量点的质量，可以优化结构的振动特性。
这样，工程师可以利用ansys集中质量点进行结构优化设计，提高结构的性能和可靠性。
ansys集中质量点还可以用于分析结构的动态响应特性。
通过将结构的质量集中到一个点上，可以简化结构模型，并提取结构的动力学特性。
例如，通过分析集中质量点的质量和刚度，可以计算结构的固有频率和振型。
通过分析集中质量点的质量和阻尼，可以计算结构的阻尼比和阻尼特性。
这样，工程师可以通过ansys集中质量点分析结构的动态响应特性，为结构设计和优化提供重要参考。
ansys集中质量点在工程分析中发挥着重要作用。
它可以用于建立动力学模型、模拟结构的动态响应、优化设计以及分析结构的动态响应特性。
通过使用ansys集中质量点，工程师可以快速准确地进行结构分析和设计，提高工程效率和可靠性。
ANSYS软件应用汇总 - 结构理论
ANSYS软件应用汇总- 结构理论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。
软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。
前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。
软件提供了100种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。
工程实例分析ANSYS经典实例汇集本书列举了有关ANSYS的诸多经典实例，比如混凝土的非线性计算实例、岩土接触分析等建筑方面的实例。
>>>详细ANSYS建筑钢结构工程实例分析本书基于ANSYS9．O版程序，对典型的建筑钢结构工程实例进行了分析，主要内容有钢门窗结构分析；幕墙结构分析，包括弧形雨篷、复合拉索、圆形采光顶和玻璃肋驳接结构分析。
>>>详细ANSYS 9.0 经典产品高级分析技术与实例详解在ANSYS9.0经典产品的分析技术中，除结构、热、流体、电磁和耦合场的主要分析技术之外，还有工程分析时经常需要的五大高级分析技术，即APDL、Optimization、PDS、Element Birth and Death 和Submodeling。
>>>详细ANSYS工程分析软件应用实例在每一篇里，首先对进行该主题下问题求解时用到的基本概念、方法和用ANSYS实现该问题求解的分析过程给予总结，使读者对该问题有一个全面和清晰的认识。
>>>详细>>>>更多资料请点击进入讲义讲稿ANSYS数值计算在土木工程中的应用及最新进展课件（ppt）现代土木工程结构正向大型化、复杂化方向发展，需要高精度的结构分析与精确的过程仿真，作为结构设计、施工的基础；>>>详细ansys线性屈曲分析课件特征值或线性屈曲分析预测理想线弹性结构的理论屈曲强度。