ansys三根杆桁架优化问题命令流
利用ANSYS有限元分析软件对三杆组成的桁架结构进行数值模拟.
利用 ANSYS 有限元分析软件对三杆组成的桁架结构进行数值模拟,并根据计算结果,建立优化设计数学模型,在优化处理器指定分析文件, 对三根横截面积为
A1A2A3基本尺寸 B 为变量进行分析对比, 通过数值迭代模拟主要的到如下结论
(1横截面积迭代进行 ANSYS 优化分析时,在分析得到的重量,应力,横截面,三个图中当寻优迭代进行到第 16次主动变量被调整到相同的优化效率时 A1为 1
10
7056
. 4-
⨯A2为 4
10
0000
. 6-
⨯A3为 2
10
3055
. 3-
⨯, 桁架重量取得最小值 130370kg 与初始设计重量 481520.422kg 相比,得到了很大程度的减轻。
符合最优化准则 (2根据计算结果,改进的桁架明显好于其他情况, ansys 软件数值模拟得到最优解,其计算误差很小,完全能满足工程精度要求
ANSYS 程序中进行优化的方法是成功的 , 方法本身收敛速度快 , 精度高 , 稳定性强。
本文使用迭代法得到的最优解都非常接近于或优于所求问题的最优解 , 这表明将迭代法一类的高效优化方法用 APDL 语言嵌套到 AnSYS 程序中来求解优化问题的方法既可行又简便 , 结构优化设计领域具有很好的应用前景。
ANSYS桁架优化分析实例
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。
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。
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 Volume 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。
ANSYS命令流总结(全)
ANSYS结构分析单元功能与特性/可以组成一一些命令，一般是一种总体命令（session),三十也有特殊，比如是处理/POST1! 是注释说明符号，，与其他软件的说明是一样的，ansys不作为命令读取，* 此符号一般是APDL的标识符，也就是ansys的参数化语言，如*do ,,,*enddo等等NSEL的意思是node select，即选择节点。
s就是select，选择。
DIM是定义数组的意思。
array 数组。
MP命令用来定义材料参数。
K是建立关键点命令。
K,关键点编号,x坐标,y坐标，z坐标。
K, NPT, X, Y, Z是定义关键点，K是命令，NPT是关键点编号，XYZ是坐标。
NUMMRG, keypoint 用这个命令，要保证关键点的位置完全一样，只是关键点号不一样的才行。
这个命令对于重复的线面都可以用。
这个很简单，压缩关键。
Ngen 复制节点e,节点号码：这个命令式通过节点来形成单元NUMCMP,ALL：压缩所有编号，这样你所有的线都会按次序重新编号~你要是需要固定的线固定的标号NSUBST,100,500,50：通过指定子步数来设置载荷步的子步LNSRCH线性搜索是求解非线性代数方程组的一种技巧，此法会在一段区间内，以一定的步长逐步搜索根，相比常用的牛顿迭代法所要耗费的计算量大得多，但它可以避免在一些情况下牛顿迭代法出现的跳跃现象。
LNSRCH激活线性搜索PRED 激活自由度求解预测NEQIT指定一个荷载步中的最大子步数AUTOTS 自动求解控制打开自动时间步长.KBC -指定阶段状或者用跳板装载里面一个负荷步骤。
SPLINE:P1，P2，P3，P4，P5，P6，XV1，YV1，ZV1，XV6，YV6，ZV6（生成分段样条曲线）*DIM，Par，Type，IMAX，JMAX，KMAX，Var1，Var2，Var3（定义载荷数组的名称）【注】Par: 数组名Type：array 数组，如同fortran,下标最小号为1，可以多达三维（缺省）char 字符串组（每个元素最多8个字符）tableIMAX，JMAX，KMAX各维的最大下标号Var1，Var2，Var3 各维变量名，缺省为row,column,plane(当type为table时)/config是设置ansys配置参数的命令格式为/CONFIG, Lab, V ALUELab为参数名称value为参数值例如：/config，MXEL，10000的意思是最大单元数为10000杆单元:LINK1、8、10、11、180梁单元：BEAM3、4、23、24，44，54，188，189管单元:PIPE16，17，18，20，59，602D实体元:PLANE2，25，42，82，83，145，146，182，1833D实体元:SOLID45，46，64，65，72，73，92，95，147，148，185，186，187，191壳单元:SHELL28，41，43，51，61，63，91，93，99，143，150，181，208，209弹簧单元:COMBIN7，14，37，39，40质量单元:MASS21接触单元:CONTAC12，52，TARGE169，170，CONTA171，172，173，174，175，178矩阵单元:MATRIX27，50表面效应元:SURF153，154粘弹实体元:VISCO88，89，106，107，108，超弹实体元:HYPER56，58，74，84，86，158耦合场单元:SOLID5，PLANE13，FLUID29，30，38，SOLID62，FLUID79，FLUID80，81，SOLID98，FLUID129，INFIN110，111，FLUID116，130界面单元:INTER192，193，194，195显式动力分析单元:LINK160，BEAM161，PLANE162，SHELL163，SOLID164，COMBI16杆单元单元名称简称节点数节点自由度特性备注LINK1 2D杆 2 Ux,Uy EPCSDGB常用杆元LINK8 3D杆Ux,Uy,Uz EPCSDGBLINK103D仅受拉或仅受压杆EDGB模拟缆索的松弛及间隙LINK11 3D线性调节器EGB模拟液压缸和大转动LINK180 3D有限应变杆EPCDFGB 另可考虑粘弹塑性E-弹性(Elasticity)，P-塑性(Plasticity)，C-蠕变(Creep)，S-膨胀(Swelling)，D-大变形或大挠度(Large deflection)，F-大应变(Large strain)或有限应变(Finite strain)，B-单元生死(Birth and dead),G-应力刚化(Stress stiffness)或几何刚度(Geometric stiffening)，A-自适应下降(Adaptive descent)等。
ANSYS命令流总结(全)
ANSYS结构分析单元功能与特性/可以组成一一些命令，一般是一种总体命令（session),三十也有特殊，比如是处理/POST1! 是注释说明符号，，与其他软件的说明是一样的，ansys不作为命令读取，* 此符号一般是APDL的标识符，也就是ansys的参数化语言，如*do ,,,*enddo等等NSEL的意思是node select，即选择节点。
s就是select，选择。
DIM 是定义数组的意思。
array 数组。
MP命令用来定义材料参数。
K是建立关键点命令。
K,关键点编号,x坐标,y坐标，z坐标。
K, NPT, X, Y, Z是定义关键点，K是命令，NPT是关键点编号，XYZ是坐标。
NUMMRG, keypoint 用这个命令，要保证关键点的位置完全一样，只是关键点号不一样的才行。
这个命令对于重复的线面都可以用。
这个很简单，压缩关键。
Ngen 复制节点e,节点号码：这个命令式通过节点来形成单元NUMCMP,ALL：压缩所有编号，这样你所有的线都会按次序重新编号~你要是需要固定的线固定的标号NSUBST,100,500,50 ：通过指定子步数来设置载荷步的子步LNSRCH线性搜索是求解非线性代数方程组的一种技巧，此法会在一段区间内，以一定的步长逐步搜索根，相比常用的牛顿迭代法所要耗费的计算量大得多，但它可以避免在一些情况下牛顿迭代法出现的跳跃现象。
LNSRCH 激活线性搜索PRED 激活自由度求解预测NEQIT指定一个荷载步中的最大子步数AUTOTS 自动求解控制打开自动时间步长.KBC -指定阶段状或者用跳板装载里面一个负荷步骤。
SPLINE:P1，P2，P3，P4，P5，P6，XV1，YV1，ZV1，XV6，YV6，ZV6（生成分段样条曲线）*DIM，Par，Type，IMAX，JMAX，KMAX，Var1，Var2，Var3（定义载荷数组的名称）【注】Par: 数组名Type： array 数组，如同fortran,下标最小号为1，可以多达三维（缺省）char 字符串组（每个元素最多8个字符）tableIMAX，JMAX，KMAX 各维的最大下标号Var1，Var2，Var3 各维变量名，缺省为row,column,plane(当type 为table时)/config是设置ansys配置参数的命令格式为/CONFIG, Lab, VALUELab为参数名称 value为参数值例如：/config，MXEL，10000的意思是最大单元数为10000杆单元:LINK1、8、10、11、180梁单元：BEAM3、4、23、24，44，54，188，189管单元:PIPE16，17，18，20，59，602D实体元:PLANE2，25，42，82，83，145，146，182，1833D实体元:SOLID45，46，64，65，72，73，92，95，147，148，185，186，187，191壳单元:SHELL28，41，43，51，61，63，91，93，99，143，150，181，208，209弹簧单元:COMBIN7，14，37，39，40质量单元:MASS21接触单元:CONTAC12，52，TARGE169，170，CONTA171，172，173，174，175，178矩阵单元:MATRIX27，50表面效应元:SURF153，154粘弹实体元:VISCO88，89，106，107，108，超弹实体元:HYPER56，58，74，84，86，158耦合场单元:SOLID5，PLANE13，FLUID29，30，38，SOLID62，FLUID79，FLUID80，81，SOLID98，FLUID129，INFIN110，111，FLUID116，130界面单元:INTER192，193，194，195显式动力分析单元:LINK160，BEAM161，PLANE162，SHELL163，SOLID164，COMBI16杆单元单元名称简称节点数节点自由度特性备注LINK1 2D杆 2 Ux,Uy EPCSDGB常用杆元LINK8 3D杆Ux,Uy,Uz EPCSDGBLINK103D仅受拉或仅受压杆EDGB模拟缆索的松弛及间隙LINK11 3D线性调节器EGB模拟液压缸和大转动LINK183D有限应EPCDFG另可考虑粘0 变杆 B 弹塑性E-弹性(Elasticity)，P-塑性(Plasticity)，C-蠕变(Creep)，S-膨胀(Swelling)，D-大变形或大挠度(Large deflection)，F-大应变(Large strain)或有限应变(Finite strain)，B-单元生死(Birth and dead),G-应力刚化(Stress stiffness)或几何刚度(Geometric stiffening)，A-自适应下降(Adaptive descent)等。
ansys三层框架命令流——详细解析
某三层框架结构，层高4米，结构平面图所示，其主要承重构件的截面尺寸及材料力学性能参数如下：框架柱：500mm 500mm混凝土柱外环梁：300mm 500mm混凝土梁楼面梁：10 500工字钢，高H＝500mm，宽B＝200mm，翼缘t1＝16mm，腹板t2＝10mm楼面板：100mm混凝土楼面板材料特性：混凝土C30，弹模E＝3.0 1010N/m2，（长度单位为mm时，E=3.0e10=3.0e4MPa）泊松比 ＝0.2，密度 ＝2500Kg/ m3；型钢钢材，弹模E＝2.1e11N/m2=2.1e5MPa，泊松比 ＝0.3，密度 ＝7800Kg/ m3；finish/clear/PNUM,KP,1 !设置编号显示风格p90 ，1，显示编号和颜色/PNUM,LINE,1/PNUM,AREA,1/NUMBER,0 !设置显示实体编号时，编号与颜色是否一起显示/TITLE, 5.4m x 5.4m Frame Structure Analysis !定义项目名/Color, PBAK, BLAC !控制背景颜色，黑色，p100/REPlot !重新显示/Prep7!! ! ! 定义单元类型ET, 1, BEAM4 ! 框架柱单元ET, 2, BEAM4 ! 外环梁单元ET, 3, BEAM4 ! 楼面梁单元ET, 4, SHELL63 ! 楼面板单元!! ! ! 定义材料属性MP, EX, 1, 3.0e+10 ! C30混凝土弹模MP, PRXY, 1, 0.20 ! 泊松比MP, DENS, 1, 2500 ! 密度!MP, EX,2, 2.1e+11 ! 型钢弹模MP, PRXY, 2, 0.30 ! 泊松比MP, DENS, 2, 7850 ! 密度!! ! ! 定义实常数，R,1,0.25,1/192,1/192,0.25,0.25, , ! 框架柱单元，为什么tkz取一半的厚度RMORE, ,2/192, , , , ,!R,2,.15,0.001125,0.001125,.25,.15, , ! 外环梁单元RMORE, ,0.00425, , , , ,!R,3,0.01108,0.21372e-04, 0.46037e-03,0.25,0.10, , ! 楼面梁单元RMORE, ,0.48174e-03, , , , ,!R,4,0.1, 0.1, 0.1, 0.1, , , ! 楼面板单元!! ! ! 建立关键点K,1,0,0 ! 生成Z1柱脚关键点K,4,16.2,0,0 ! 生成Z4柱脚关键点KFILL,1,4 ! 生成第1排柱脚关键点KGEN,3,1, 4,,,5.4，! 生成底层柱脚全部关键点KGEN,3,1,12,,,,4.0,100 ! 生成全部关键点!! ! ! 建立框架柱线元*DO,I,1,12,1 ! 生成底层框架柱线元L,I,I+100,2*ENDDOLGEN,3,1,12,,,,4, ! 生成第2,3层框架柱线元LA TT,1,1,1 ! 指定框架柱线元属性LESIZE,ALL,,,2,,1,,,1, ! 指定框架柱线元网格划分!! ! ! 建立外环梁线元NUMSTR,LINE,101 !对自动编号系统指定一个开始编号*DO,I,1,3,1 ! 生成底层外环梁线元L,I+100,I+101,1L,I+108,I+109,1*ENDDOL,101,105,1L,105,109,1L,104,108,1L,108,112,1LGEN,3,101,110,,,,4, ! 生成第2,3层外环梁线元!LA TT,1,2,2 ! 指定外环梁线元属性LESIZE,ALL,,,2,,1,,,1, ! 指定外环梁线元网格划分LMESH,ALL ! 划分外环梁单元LSEL,U,,,ALL ! 清空被选中的所有线元!! ! ! 建立楼面梁线元NUMSTR,LINE,201L,102,106,1 ! 生成底层楼面梁线元L,106,110,1L,103,107,1L,102,106,1L,107,111,1L,105,106,1L,106,107,1L,107,108,1LGEN,3,201,208,,,,4, ! 生成第2,3层楼面梁线元!LA TT,2,3,3 ! 指定楼面梁线元属性LESIZE,ALL,,,2,,1,,,1, ! 指定楼面梁线元网格划分LMESH,ALL ! 划分楼面梁单元!! ! ! 建立楼面板面元ALLSEL,ALL ! 选中所有元素*DO,I,1,3,1 ! 生成底层楼面板面元A,I+100,I+101,I+105,I+104A,I+104,I+105,I+109,I+108*ENDDOAGEN,3,1,6,,,,4, ! 生成第2,3层楼面板面元!AA TT,1,4,4 ! 指定楼面梁线元属性LSLA,S ! 选取与面元相关的所有线元LESIZE,ALL,,,2,,1,,,1, ! 指定楼面梁线元网格划分AMESH,ALL ! 划分楼面梁单元!NUMMRG,NODE, , , ,LOW !合并节点NUMCMP,NODE ! 压缩节点编号/ESHAPE,1EPLOT! ! ! 施加位移约束NSEL,S,LOC,Z,0,0 ! 选取底层所有节点D,ALL, , , , , ,ALL, , , , , ! 约束所有自由度!SFA,ALL,1,PRES,5000 !荷载1ALLSEL,ALL/VIEW,1,1,1,1 ! 改变视角从新绘图/ANGLE,1,270,XM,0EPLOTsave/SOLUOUTPR,BASIC,LAST !设置打印输出选项SOLVESFDEL,ALL,PRES !删除以前的载荷\SFA,ALL,1,PRES,10000 !荷载2SOLVEFINISH/POST1LCDEF,1,1 !将第一个载荷步结果定义为载荷工况1LCDEF,2,2 !将第二个载荷步结果定义为载荷工况2LCFACT,1.2 !放大系数，比例因子1.2LCFACT,1.4 !放大系数，比例因子1.4LCASE,1 !读入工况1，DA TABASE＝1LCOPER,ADD,2 !荷载组合，DA TABASE＝DA TABASE＋2 LCWRITE,3 !将组合后的结果定义为载荷工况3SET,1 !读取第一个载荷步的结果p294PLNSOL,U,Z !显示Y方向的位移云图SET,2 !读取第二个载荷步的结果PLNSOL,U,Z !显示Y方向的位移云图LCASE,3 !读取载荷工况3的结果PLNSOL,U,Z !显示Y方向的位移云图/post1PLNSOL,S,EQV,0 !图形显示节点解p300，等效应力，仅显示结构变形图，PLNSOL,U,SUM !显示结构位移矢量和ANCNTR,10,0.5!在POST1中生成结构变形等值线的动画p107LCDEF,1,1,1 !!!!!!指定第1荷载步第1子步为荷载组1LCDEF,2,2,1 !!!!!! 指定第2荷载步第1子步为荷载组2LCDEF,3,3,1 !!!!!! 指定第3荷载步第1子步为荷载组3!荷载组数据操作：LCFACT,1,1.2 !!!!!! 指定第1荷载组缩放因子为1.2 ，定义缩放系数LCFACT,2,2.0 !!!!!! 指定第2荷载组缩放因子为2.0LCFACT,3,0.3 !!!!!! 指定第3荷载组缩放因子为0.3!组合工况运算：LCASE,1 !!!!!! 将荷载组1结果读入至当前数据库LCOPER,ADD,2 !!!!!! 当前数据库结果＋荷载组2的数据，荷载工况运算LCOPER,ADD,3 !!!!!! 当前数据库结果＋荷载组3的数据! 组合结果＝1.2*荷载1 + 2.0*荷载2 + 0.3*荷载3排版后命令流finish/clear/Prep7ET, 1, BEAM4 ! 框架柱单元ET, 2, BEAM4 ! 外环梁单元ET, 3, BEAM4 ! 楼面梁单元ET, 4, SHELL63 ! 楼面板单元MP, EX, 1, 3.0e+10 ! C30混凝土弹模MP, PRXY, 1, 0.20 ! 泊松比MP, DENS, 1, 2500 ! 密度MP, EX,2, 2.1e+11 ! 型钢弹模MP, PRXY, 2, 0.30 ! 泊松比MP, DENS, 2, 7850 ! 密度R,1,.25,1/192,1/192,.25,.25, , ! 框架柱单元RMORE, ,2/192, , , , ,R,2,.15,0.001125, 0.001125,.25,.15, , ! 外环梁单元RMORE, ,0.00425, , , , ,R,3,0.01108,0.21372e-04, 0.46037e-03,0.25,0.10, , ! 楼面梁单元RMORE, ,0.48174e-03, , , , ,R,4,0.1, 0.1, 0.1, 0.1, , , ! 楼面板单元K,1,0,0 ! 生成Z1柱脚关键点K,4,16.2,0,0 ! 生成Z4柱脚关键点KFILL,1,4 ! 生成第1排柱脚关键点KGEN,3,1, 4,,,5.4，! 生成底层柱脚全部关键点KGEN,3,1,12,,,,4.0,100 ! 生成全部关键点*DO,I,1,12,1 ! 生成底层框架柱线元L,I,I+100,2*ENDDOLGEN,3,1,12,,,,4, ! 生成第2,3层框架柱线元LA TT,1,1,1 ! 指定框架柱线元属LESIZE,ALL,,,2,,1,,,1, ! 指定框架柱线元网格划分NUMSTR,LINE,101*DO,I,1,3,1 ! 生成底层外环梁线元L,I+100,I+101,1L,I+108,I+109,1*ENDDOL,101,105,1L,105,109,1L,104,108,1L,108,112,1LGEN,3,101,110,,,,4 ! 生成第2,3层外环梁线元LA TT,1,2,2 ! 指定外环梁线元属性LESIZE,ALL,,,2,,1,,,1, ! 指定外环梁线元网格划分LMESH,ALL ! 划分外环梁单元LSEL,U,,,ALL ! 清空被选中的所有线元NUMSTR,LINE,201L,102,106,1 ! 生成底层楼面梁线元L,106,110,1 L,103,107,1L,102,106,1L,107,111,L,105,106,1L,106,107,1L,107,108,1LGEN,3,201,208,,,,4, ! 生成第2,3层楼面梁线元LA TT,2,3,3 ! 指定楼面梁线元属性LESIZE,ALL,,,2,,1,,,1, ! 指定楼面梁线元网格划分LMESH,ALL ! 划分楼面梁单元ALLSEL,ALL ! 选中所有元素*DO,I,1,3,1 ! 生成底层楼面板面元A,I+100,I+101,I+105,I+104A,I+104,I+105,I+109,I+108*ENDDOAGEN,3,1,6,,,,4, ! 生成第2,3层楼面板面元AA TT,1,4,4 ! 指定楼面梁线元属性LSLA,S ! 选取与面元相关的所有线元LESIZE,ALL,,,2,,1,,,1, ! 指定楼面梁线元网格划分AMESH,ALL ! 划分楼面梁单元NUMMRG,NODE, , , ,LOW ! 合并节点NUMCMP,NODE ! 压缩节点编号/ESHAPE,1EPLOTNSEL,S,LOC,Z,0,0 ! 选取底层所有节点D,ALL, , , , , ,ALL, , , , , ! 约束所有自由度SFA,ALL,1,PRES,5000ALLSEL,ALL/VIEW,1,1,1,1 ! 改变视角从新绘图/ANGLE,1,270,XM,0EPLOTsave/SOLUOUTPR,BASIC,LAST !设置打印输出选项SOLVESFDEL,ALL,PRES !删除以前的载荷SFA,ALL,1,PRES,10000SOLVEFINISH/POST1LCDEF,1,1 !将第一个载荷步结果定义为载荷工况1LCDEF,2,2 !将第二个载荷步结果定义为载荷工况2LCFACT,1,1.2 !放大系数，比例因子1.2LCFACT,2,1.4 !放大系数，比例因子1.4LCASE,1 !读入工况1，DA TABASE＝1LCOPER,ADD,2 !荷载组合，DA TABASE＝DA TABASE＋2 LCWRITE,3 !将组合后的结果定义为载荷工况3（为什么不存在）SET,1 !读取第一个载荷步的结果PLNSOL,U,Z !显示Y方向的位移云图SET,2 !读取第二个载荷步的结果PLNSOL,U,Z !显示Y方向的位移云图LCASE,3 !读取载荷工况3的结果PLNSOL,U,Z !显示Y方向的位移云图/post1PLNSOL,S,EQV,0,1PLNSOL,U,SUMANCNTR,10,0.5LCDEF,1,1,1 !!!!!! 指定第1荷载步第1子步为荷载组1 LCDEF,2,2,1 !!!!!! 指定第2荷载步第1子步为荷载组2 LCDEF,3,3,1 !!!!!! 指定第3荷载步第1子步为荷载组3 LCFACT,1,1.2 !!!!!! 指定第1荷载组缩放因子为1.2 LCFACT,2,2.0 !!!!!! 指定第2荷载组缩放因子为2.0 LCFACT,3,0.3 !!!!!! 指定第3荷载组缩放因子为0.3 LCASE,1 !!!!!! 将荷载组1结果读入至当前数据库LCOPER,ADD,2 !!!!!! 当前数据库结果＋荷载组2的数据LCOPER,ADD,3 !!!!!! 当前数据库结果＋荷载组3的数据! 组合结果＝1.2*荷载1 + 2.0*荷载2 + 0.3*荷载3。
(完整版)ANSYS命令流总结(全)
ANSYS结构分析单元功能与特性/可以组成一一些命令，一般是一种总体命令（session),三十也有特殊，比如是处理/POST1! 是注释说明符号，，与其他软件的说明是一样的，ansys不作为命令读取，* 此符号一般是APDL的标识符，也就是ansys的参数化语言，如*do ,,,*enddo等等NSEL的意思是node select，即选择节点。
s就是select，选择。
DIM是定义数组的意思。
array 数组。
MP命令用来定义材料参数。
K是建立关键点命令。
K,关键点编号,x坐标,y坐标，z坐标。
K, NPT, X, Y, Z是定义关键点，K是命令，NPT是关键点编号，XYZ是坐标。
NUMMRG, keypoint 用这个命令，要保证关键点的位置完全一样，只是关键点号不一样的才行。
这个命令对于重复的线面都可以用。
这个很简单，压缩关键。
Ngen 复制节点e,节点号码：这个命令式通过节点来形成单元NUMCMP,ALL：压缩所有编号，这样你所有的线都会按次序重新编号~你要是需要固定的线固定的标号NSUBST,100,500,50：通过指定子步数来设置载荷步的子步LNSRCH线性搜索是求解非线性代数方程组的一种技巧，此法会在一段区间内，以一定的步长逐步搜索根，相比常用的牛顿迭代法所要耗费的计算量大得多，但它可以避免在一些情况下牛顿迭代法出现的跳跃现象。
LNSRCH激活线性搜索PRED 激活自由度求解预测NEQIT指定一个荷载步中的最大子步数AUTOTS 自动求解控制打开自动时间步长.KBC -指定阶段状或者用跳板装载里面一个负荷步骤。
SPLINE:P1，P2，P3，P4，P5，P6，XV1，YV1，ZV1，XV6，YV6，ZV6（生成分段样条曲线）*DIM，Par，Type，IMAX，JMAX，KMAX，Var1，Var2，Var3（定义载荷数组的名称）【注】Par: 数组名Type：array 数组，如同fortran,下标最小号为1，可以多达三维（缺省）char 字符串组（每个元素最多8个字符）tableIMAX，JMAX，KMAX各维的最大下标号Var1，Var2，Var3 各维变量名，缺省为row,column,plane(当type为table时)/config是设置ansys配置参数的命令格式为/CONFIG, Lab, V ALUELab为参数名称value为参数值例如：/config，MXEL，10000的意思是最大单元数为10000杆单元:LINK1、8、10、11、180梁单元：BEAM3、4、23、24，44，54，188，189管单元:PIPE16，17，18，20，59，602D实体元:PLANE2，25，42，82，83，145，146，182，1833D实体元:SOLID45，46，64，65，72，73，92，95，147，148，185，186，187，191壳单元:SHELL28，41，43，51，61，63，91，93，99，143，150，181，208，209弹簧单元:COMBIN7，14，37，39，40质量单元:MASS21接触单元:CONTAC12，52，TARGE169，170，CONTA171，172，173，174，175，178矩阵单元:MATRIX27，50表面效应元:SURF153，154粘弹实体元:VISCO88，89，106，107，108， 超弹实体元:HYPER56，58，74，84，86，158耦合场单元:SOLID5，PLANE13，FLUID29，30，38，SOLID62，FLUID79，FLUID80，81， SOLID98，FLUID129，INFIN110，111，FLUID116，130 界面单元:INTER192，193，194，195 显式动力分析单元:LINK160，BEAM161，PLANE162，SHELL163，SOLID164，COMBI16杆单元(Large deflection)，F-大应变(Large strain)或有限应变(Finite strain)，B-单元生死(Birth and dead),G-应力刚化(Stress stiffness)或几何刚度(Geometric stiffening)，A-自适应下降(Adaptive descent )等。
Ansys命令流大全（整理）
Ansys命令流大全（整理）1、A,P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8,P9此命令用已知的一组关键点点（P1~P9）来定义面（Area），最少使用三个点才能围成面，同时产生转围绕些面的线。
点要依次序输入，输入的顺序会决定面的法线方向。
如果超过四个点，则这些点必须在同一个平面上。
Menu Paths:Main Menu>Preprocessor>Create>Arbitrary>Through KPs2、*ABBR，Abbr,String－－定义一个缩略语．Abbr:用来表示字符串＂String＂的缩略语，长度不超过８个字符．String：将由＂Abbr＂表示的字符串，长度不超过６０个字符．3、ABBRES，Lab，Fname，Ext－从一个编码文件中读出缩略语．Lab：指定读操作的标题，NEW：用这些读出的缩略语重新取代当前的缩略语（默认）CHANGE：将读出的缩略语添加到当前缩略语阵列，并替代现存同名的缩略语．Ext：如果＂Fname＂是空的，则缺省的扩展命是＂ABBR＂．4、ABBSA V，Lab，Fname，Ext－将当前的缩略语写入一个文本文件里Lab：指定写操作的标题，若为ALL，表示将所有的缩略语都写入文件（默认）5、add, ir, ia,ib,ic,name,--,--,facta, factb, factc将ia,ib,ic变量相加赋给ir变量ir, ia,ib,ic：变量号name: 变量的名称6、Adele,na1,na2,ninc,kswp ！kswp=0时只删除掉面积本身，＝1时低单元点一并删除。
7、Adrag, nl1,nl2,nl3,nl4,nl5,nl6, nlp1,nlp2,nlp3,nlp4,nlp5,nlp6 ！面积的建立，沿某组线段路径，拉伸而成。
8、Afillt,na1,na2,rad ！建立圆角面积，在两相交平面间产生曲面，rad为半径。
ANSYS求解桁架问题实例
4 定义实常数 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constants… →Add…
→select Type 1→ OK→input AREA:0.25 →OK →Close (the Real Constants Window) 5 定义材料参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear →Elastic →Isotropic →input EX:2.1e11, PRXY:0.3 → OK 6 生成节点 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Nodes →In Active CS →依次输入四个点的坐标：input:1(0,0),2(1,0),3(1,1),4(0,1) →OK 7 生成单元 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →elements →Auto Numbered →Thru Nodes →依次连接节点2，3；节点1，2；节 点2，4；→OK 打开节点号：Utility Menu：Plotctrls→Numbering →选项NODE Node numbers为On →在Elem/Attrib numbering选择Element numbers →OK 显示元素： Utility Menu：Plot→emements
ANSYS求解桁架问题实例
由3根杆组成的静不定桁架模型如下图所示，材料 E=2.1e11Pa，μ=0.3，杆的横截面积均为A=0.25m2。
根据结构的特点及所受载荷的情况，正确选取单元类型，构 造桁架的有限元模型；
ANSYS的钢桁架静力分析命令流实例
ANSYS的钢桁架静力分析命令流摘要：在实际工程结构中，最常用的方法是结构的线性静力分析。
尽管结构形式与建筑材料多种多样，设计规范与设计原理也不尽相同，但在设计过程中结构分析却是一致的,基本上采用线弹性分析结构的内力。
因此，结构的线性静力分析应用广泛，并且是其他各种分析的基础.本文介绍的内容是探讨ANSYS有限元软件对钢桁架的静力受力分析。
关键词：结构；桁架；静力分析；ANSYS；有限元The Statical Analysis of Steel Truss based on ANSYSAbstract:In the practical engineering structure， the most commonly used method is the structural linear statical analysis. Although structural style and building materials varied, design code and design concept is different，In the design process the structural analysis is no difference and the structure internal force is always analyzed through using linear elastic。
Therefore， the linear static analysis of structure is widely used and is other various analysis foundation。
This paper introduces the static force analysis of steel truss by finite element software ANSYS 。
ANSYS三杆桁架的优化设计例子
三杆桁架的优化设计问题描述如图所示为一个具有三根杆组成的桁架结构，它承受纵向和横向载荷，载荷值F=200000N，求该桁架的最小重量。
结构的初始设计为109.10磅。
默认允差（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.已知桁架的材料特性为：E=2.1E6psi;RHO=2.85E-4 lb/in^3(比重)；最大需用应力=400psi；分析中使用如下集合特性：横截面面积变化范围=1-1000in^2（初始值为1000）；基本尺寸B变化范围=400-1000in （初始值为1000）根据分析问题的性质，选择三根杆的横截面积A1、A2、A3以及基本尺寸B为设计变量，状态变量为杆内的应力值，目标函数为桁架的最小重量，综上所述，该问题的优化数学模型为：[][]inf()1,2,3,41,2,3, :11000,1,2,340010000m ax()400,1,2,3jM xX x x x x A A A B st Ai iBjσ⎧⎪==⎪⎪≤≤=⎨⎪≤≤⎪≤≤=⎪⎩2前处理（1）定义工作文件名：utility menu-file-change jobname，在弹出的change jobname对话框中输入文件名为truss单击ok按钮。
（2）定义工作标题：utility menu-file-change tile，在弹出的change tile对话框中输入the optimization of a three-bar truss,单击ok按钮。
（3）关闭坐标符号的显示：utility menu-plotctrls-window controls-window options命令，弹出window options对话框。
在location of triad下拉式选择no shown，单击ok按钮。
（4）定义参数的初始值：utility menu-parameters-scalar parameters命令，弹出对话框，在selection下的文本框中输入b=1000，按下enter键；A1=1000, 按下enter键；A2=1000, 按下enter键；A3=1000, 单击ok按钮。
用ANSYSY命令流方式有限元结构分析实例L1
利用ANSYS 软件进行结构分析的实例1. 用ANSYS 软件命令流方式求解桁架结构应用实例一题目：用ANSYS 求解如图所示三杆平面桁架的问题xP 1附录图1已知：各杆的面积为A 1＝32.30e-4m 2, A 2=38.70e-4m 2, A 3=25.80e-4m 2,各杆的弹性模量为E 1=6.9E10N/m 2, E 2=E 3=20.7e10N/m 2 , 横杆与竖杆的长度a=2.54m ，桁架结构所受的载荷为 P1x=111000N, P2x=22200N用ANSYS 求解的命令流：/UNITS,SI ！国际单位制/TITLE,EXP1-2A:TRUSS STRUCTURAL ANASYS/PREP7 ！进入前处理器ET,1, LINK1R,1, 32.3E-4 ! A 1＝32.30e-4m 2R,2, 38.7E-4 ! A 2=38.70e-4m 2R,3, 25.8E-4 ! A 3=25.80e-4m 2MP,EX,1, 6.9E10 ! E 1=6.9E10N/m 2MP,EX,2, 20.7E10 ! E 2=E 3=20.7e10N/m 2N,1, 2.54, 2.54 ! 节点坐标N,2, 2.54, 0N,3, 0, 0TYPE,1 $ REAL,1 $ MAT,1 ！单元信息E, 2, 3TYPE,1 $ REAL,2 $ MAT,2E, 1, 2TYPE,1 $ REAL,3 $ MAT,2E, 1, 3FINISH/SOLU ！进入求解处理器ANTYE, STATIC！静力分析OUTPR,BASIC,ALLD, 3, ALL, 0 ！进行边界处理D, 2, UY, 0F,1, FX, 111000 ！加入节点载荷F,1, FY, 22200ALLSELSOLVEFINISH/POST1！进入后处理器PRDISP ！显示数据列表（列出变形资料）PLDISP ！显示图形列表（检查变形图）FINISH注：用命令流运行的具体方法是：1．用记事本编辑完命令流，存盘时以*.log为后缀名。
ANSYS三桩塔架有限元分析(附APDL命令流)
ANSYS三桩塔架有限元分析（附APDL命令流）目录一、简介 (1)二、结果截图 (2)附录1 建模命令流 (13)附录2 加载计算-静力分析 (19)附录3 加载计算-静力和风载 (20)附录4 加载计算-模态分析 (21)一、简介应用ANSYS软件对三桩塔架结构建立了有限元模型，塔顶建立了集中质量点。
进行了静力，静力+风载，模态分析三种工况计算，附件为完整的APDL命令流。
二、结果截图图1模型图2前5阶频率图3 第一阶模态图4 第二阶模态X YZX YZ图5 第三阶模态图6 第四阶模态X YZX YZ图7 第五阶模态图8 X向位移XYZMNMXXYZ 300.579404.996图9 Y向位移图10 Z向位移MNMXXYZ-14.9062-9.09782MNMXXYZ-2.45279-.822792图11 总位移图12 X向应力MNMXXYZ309.183412.244MNMXXYZ-71.5282-41.4765图13 Y向应力图14 Z向应力MNMXXYZ-61.3392-32.1626MNMXXYZ-74.3559-43.8195图15 应力强度以下为加了风载的：图16 X向位移MNMXXYZ67.717190.2894MNMXXYZ316.369426.339536.309图17 Y向位移图18 Z向位移MNMXXYZ-9.21061-3.14124MNMXXYZ-2.60353-.873906.855721图19 总位移图20 X向应力MNMXXYZ325.554434.073542.591MNMXXYZ-75.7806-44.0172-12.2537图21 Y向应力图22 Z向应力MN MXXYZ-64.7906-33.9607-3.13078MNMXXYZ-79.5341-47.2718-15.0095图23 应力强度附录1 建模命令流finish/clear/prep7et,1,93mp,ex,1,2e5 mp,prxy,1,0.3mp,dens,1,7.85e-6r,1,36,36,36,36r,2,22,22,22,22MNMXXYZ71.645695.5274119.409r,3,70.1,70.1,70.1,70.1r,4,70.2,70.2,70.2,70.2r,5,70.3,70.3,70.3,70.3r,6,55,55,55,55r,7,35,35,35,35r,8,36.1,36.1,36.1,36.1r,9,30,30,30,30r,10,25,25,25,25建模k,1,4220/2-36/2,0k,2,3960/2-36/2,40580k,3,2392/2-22/2,76580k,4,4300/2-70/2,-2000 !位置在塔筒和上筒体之间k,5,4300/2-70/2,-2000-10000k,6,3000/2-70/2,-2000-10000-10000k,7,3000/2-55/2,-2000-10000-10000-5000l,1,2l,2,3l,1,4l,4,5l,5,6l,6,7k,,k,,,10000arotat,all,,,,,,8,9,360/6,1wpoff,,-6000wprota,,90wprota,,,45cylind,0,2200/2-35/2,0,21000,180,360vdele,1,,,0adele,7,8,1,1adele,10,11,1,1wpcsys,-1,0wpoff,15000wprota,,-90cylind,0,2800/2-36/2,-2000-10000-10000-5000-1000,-2000-10000-10000-5000-1000+12000,0,180vdele,1,,,0adele,7,8,1,1adele,11,12,1,1wpcsys,-1,0wpoff,,-2000-10000-10000-5000/2wprota,,,90wprota,,5cylind,0,1300/2-25/2,0,15000,-90,90vdele,1,,,0adele,7,8,1,1k,,kx(22),ky(22)-18000l,22,17adrag,24,,,,,,20nummrg,allnumcmp,allaovlap,alladele,15,18,1,1wpcsys,-1,0wprota,,,360/6csys,4arsym,z,allnummrg,allnumcmp,allwpoff,,-23000wpoff,8000cylind,0,1300/2-25/2,-13000,13000,0,360 vdele,1,,,0aovlap,alladele,29,30,1,1allsel,allwpcsys,-1,0csys,0实常数分配asel,s,,,2,6,4 aatt,,1asel,s,,,1,4,3 aatt,,2asel,s,,,3,8,5 aatt,,3asel,s,,,15asel,a,,,26asel,a,,,11asel,a,,,21aatt,,4asel,s,,,5,9,4 aatt,,5asel,s,,,16asel,a,,,27asel,a,,,12asel,a,,,22aatt,,6aatt,,7Asel,s,,, 7 Asel,a,,, 10 Asel,a,,, 13 Asel,a,,, 14 Asel,a,,, 18 Asel,a,,, 33 Asel,a,,, 34 Asel,a,,, 35 Asel,a,,, 43 Asel,a,,, 44 aatt,,8asel,s,,,20,36,16 aatt,,9asel,s,,,37,38,1 aatt,,10allsel,allcsys,5agen,3,all,,,,360/3 nummrg,all numcmp,all csys,0分网aesize,all,500amesh,all建立质量点ET,2,21 !集中质量单元KEYOPT,2,3,0r,11,,70e3k,,,76580real,11type,2kmesh,99nsel,s,loc,y,76580CERIG,41631,ALL,all, , , , allsel,all附录2 加载计算-静力分析/prep7lsel,s,loc,y,-28000.00dl,all,,allallsel,allacel,,9.81f,41631,fx,759000/solusolve附录3 加载计算-静力和风载/prep7lsel,s,loc,y,-28000.00dl,all,,allallsel,allacel,,9.81f,41631,fx,759000asel,s,real,,1,5,1asel,u,,,11asel,u,,,15asel,u,,,41asel,u,,,47asel,u,,,75asel,u,,,79esla,snsle,s!!手选单元sfe,all,,pres,,0.0004128allsel,all/solusolve附录4 加载计算-模态分析/prep7lsel,s,loc,y,-28000.00dl,all,,allallsel,all/soluantype,modalmodopt,lanb,5mxpand,5solvefinish21。
iSIGHT集成ANSYS在桁架优化设计中的应用
iSIGHT集成ANSYS在桁架优化设计中的应用摘要：利用大型有限元分析软件ANSYS对三维桁架进行参数化建模，采用iSIGHT优化设计平台构建了三维桁架优化设计系统，对该结构进行了优化分析，得到了最合理的结构形式和尺寸，在满足工程要求的情况下进行重量最轻优化设计，节省了大量的工程材料。
优化结果表明该方法应用于结构优化设计是有效可行的。
关键词：ANSYS；三杆桁架；iSIGHT；优化设计1.引言在工程实践中经常会遇到桁架问题，三杆桁架结构式一种较为常见的结构，而桁架优化问题常是关注的焦点。
优化设计是一种寻找确定最优化设计方案的技术。
所谓最优设计，指的是一种方案可以满足所有的设计要求，并且所需的支出（如重量、体积、面积、应力、费用等）最小[1]。
最优化设计方案是一个最有效的方案。
设计方案的任何方面都可以优化，即所有可以参数化的选项都可以做优化设计。
工程上优化问题一般是采用数学规划并借助计算机编程来实现，但随着工程化优化设计的应用越来越广，计算机不能解决所有的问题。
本文采用大型有限元分析软件ANSYS对三杆桁架实现参数化建模，并采用iSIGHT软件对其集成优化，使其得到最优的设计尺寸，节省了大量的工程材料，并缩短了计算时间。
2.基本思路优化设计就是根据具体的实际问题建立其优化设计的数学模型[2]，然后根据数学模型的特性，并采用一定的最优化方法，寻找既能满足约束条件又能使目标函数最优的设计方案。
文中通过选用ANSYS作为主流分析软件对其进行分析，并在iSIGHT软件平台上将ANSYS集成起来的方法进行优化分析。
iSIGHT作为一种优化设计的工具，具有丰富的优化算法和多种代理模型方法，是一个开放的集成平台，它提供的过程集成界面可以方便地将各种工具（如商业CAD 软件、各种有限元计算分析软件及用户自行开发的程序等）集成在一起[3]。
ANSYS参数化设计过程中的关键部分是生成分析文件并保证其正确性，在分析文件中，模型的建立必须是参数化的，结果也必须用参数来提取，分析文件应当覆盖整个分析过程并且是简练的。
【ANSYS算例】3.3.7(3) 三梁平面框架结构的有限元分析(GUI)及命令流
【ANSYS 算例】3.3.7(3) 三梁平面框架结构的有限元分析针对【典型例题】3.3.7(1)的模型，即如图3-19所示的框架结构，其顶端受均布力作用，用有限元方法分析该结构的位移。
结构中各个截面的参数都为：113.010Pa E ，746.510m I ，426.810m A ，相应的有限元分析模型见图3-20。
在ANSYS 平台上，完成相应的力学分析。
图3-19 框架结构受一均布力作用（a ） 节点位移及单元编号 （b ） 等效在节点上的外力图3-20 单元划分、节点位移及节点上的外载解答 对该问题进行有限元分析的过程如下。
1．基于图形界面的交互式操作(step by step)(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): beam3→Run → OK(2) 设置计算类型ANSYS Main Menu: Preferences… → Structural → OK(3) 选择单元类型ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type →Add/Edit/Delete… →Add… →beam ：2D elastic 3 →OK (返回到Element Types 窗口) →Close(4) 定义材料参数ANSYS Main Menu:Preprocessor →Material Props →Material Models→Structural →Linear →Elastic→Isotropic: EX:3e11 (弹性模量) →OK →鼠标点击该窗口右上角的“ ”来关闭该窗口(5) 定义实常数以确定平面问题的厚度ANSYS Main Menu: Preprocessor →Real Constant s… →Add/Edit/Delete →Add →Type 1 Beam3→OK→Real Constant Set No: 1 (第1号实常数), Cross-sectional area:6.8e-4 (梁的横截面积) →OK →Close(6) 生成几何模型生成节点ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Creat→Nodes→In Active CS→Node number 1 →X:0,Y:0.96,Z:0 →Apply→Node number 2 →X:1.44,Y:0.96,Z:0 →Apply→Node number 3 →X:0,Y:0,Z:0→Apply→Node number 4 →X:1.44,Y:0,Z:0→OK生成单元ANSYS Main Menu: Preprocessor →Modeling →Create →Element →Auto Numbered →Thru Nodes →选择节点1，2(生成单元1)→apply →选择节点1，3(生成单元2)→apply →选择节点2，4(生成单元3)→OK(7)模型施加约束和外载左边加X方向的受力ANSYS Main Menu:Solution →Define Loads →Apply →Structural →Force/Moment →On Nodes →选择节点1→apply →Direction of force: FX →V ALUE：3000 →OK→上方施加Y方向的均布载荷ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →Structural →Pressure →On Beams →选取单元1(节点1和节点2之间)→apply →V ALI：4167→V ALJ：4167→OK左、右下角节点加约束ANSYS Main Menu:Solution →Define Loads →Apply →Structural →Displacement →On Nodes →选取节点3和节点4 →Apply →Lab:ALL DOF →OK(8) 分析计算ANSYS Main Menu:Solution →Solve →Current LS →OK →Should the Solve Command be Executed? Y→Close (Solution is done! ) →关闭文字窗口(9) 结果显示ANSYS Main Menu: General Postproc →Plot Results →Deformed Shape … →Def + Undeformed →OK (返回到Plot Results)(10) 退出系统ANSYS Utility Menu: File→Exit …→Save Everything→OK(11) 计算结果的验证与MA TLAB支反力计算结果一致。
ansys的几种优化方法_命令流
ansys的几种优化方法_命令流拓扑优化理论及在ANSYS软件中的实现拓扑优化理论及在ANSYS软件中的实现拓扑优化理论及在ANSYS软件中的实现一．拓扑优化概论：连续体结构的拓扑优化设计是继结构的尺寸优化设计和形状优化设计之后，在结构优化领域出现的一种富有挑战性的研究方向，它是一种比尺寸优化和形状优化更高层次的优化方法，也是结构优化问题中最为复杂的一类问题。
拓扑优化处于结构的概念设计阶段，其优化结果是一切后续设计的基础。
因而在初始设计阶段需要确定结构的最佳拓扑形式。
拓扑优化的目的是寻求结构的刚度在设计空间最佳的分布形式，或在设计域空间需求结构最佳的传力路线，以优化结构的某些性能或减轻结构的重量。
目前对于拓扑优化的研究主要集中在以下几个方面：结构拓扑描述方式和材料插值模型；拓扑优化中结构拓扑描述方式和材料的插值模型非常重要，是一切后续拓扑优化工作的基础。
常用的拓扑描述方式和材料插值模型有均匀化方法、密度法、变厚度法和拓扑函数描述法等。
拓扑优化求解数值算法，新型优化算法在拓扑优化中的应用；拓扑优化的数值计算方法主要包括有限元法和无网格法，基于成熟的有限元理论的拓扑优化格式简单，便于实现，但在优化过程中常因网格的重分和细化导致计算困难，结构中常出现中间密度材料、棋盘格现象和网格依赖性等问题。
无网格法是今年发展的一种新型数值求解技术，摆脱了有限元繁琐的网格生成过程，从理论上看比有限元法拥有更广阔的应用前景，但目前尚处于发展和完善中。
拓扑优化的特点是：设计变量多，计算规模大，目标函数和约束函数一般为设计变量的非线性、非单调函数。
目前应用于连续体结构拓扑优化计算的优化算法主要包括两类：优化准则法和序列凸规划法。
去除优化过程中数值计算不稳定的方法，优化结果的提取和重构；拓扑优化中经常出现的数值计算问题有：多孔材料、棋盘格现象、网格依赖性和局部极值问题。
优化结果的提取和应用主要考虑的是如何将优化的结果转化为可用的CAD模型问题，实现CAE和CAD之间的数据共享和交流。
ANSYS实例分析(三角桁架受力分析 )
三角桁架受力分析1 问题描述图1所示为一三角析架受力简图。
图中各杆件通过铰链连接，杆件材料参数及几何参数见表1和表2，析架受集中力F1=5000N, F2=3000N 的作用，求析架各点位移及反作用力。
图1 三角桁架受力分析简图表1 杆件材料参数表2 杆件几何参数2 问题分析该问题属于析架结构分析问题。
对于一般的析架结构，可通过选择杆单元，并将析架中各杆件的几何信息以杆单元实常数的形式体现出来，从而将分析模型简化为平面模型。
在本例分析过程中选择LINK l 杆单元进行分析求解。
3 求解步骤3.1 前处理（建立模型及网格划分） 1.定义单元类型及输入实常量选择Structural Link 2D spar 1单元，步骤如下：选择Main Menu|Preprocessor|Element Type|Add Edit/Delete 命令，出现Element Types 对话框，单击Add 按钮，出现Library of Element Types 对话框。
在Library of Element Types 列表框中选择Structural Link 2D spar 1，在Element type reference number 文本框中输入1，单击OK 按钮关闭该对话框。
如图2所示。
E 1/Pa E 2/Pa E 3/Pa ν1 ν2 ν3 2.2E11 6.8E102.0E110.30.260.26L1/m L 1/m L 1/m A 1/m 2 A 2/m 2 A 3/m 2 0.4 0.50.36E-49E-44E-4图2 单元类型的选择输入三杆的实常量（横截面积），步骤如下：选择Main Menu|Preprocessor|Real Constants|Add/Edit/Delete命令，出现Real Constants 对话框，单击Add按钮，出现Element Type for Real Constants对话框，单击OK按钮，出现Real Constant Set Number 1, for LINK1对话框，在Real Constant Set No.文本框中输入1，在Cross-sectional area文本框中输入6E-4，在Initial strain文本框中输入0。
有限元三杆桁架优化分析
考试题目：下图所示为一个有3根杆组成的桁架，承受纵向和横向载荷，试对该结构进行优化设计，使得桁架重量最少。
系学数K=班号（为5,6,7,8之一）×100+学号最后两位数，如7班同学，号最后两位为20号，那么K=720已知桁架的材料特性为：弹性模量E=0.5K×103MPa；泊松比：0.5K×10-3；密度ρ= K×10 kg/m3许用应力：σ=0.5K×10-2MPa几何属性如下所示：横截面面积变化范围：0.6×10-3～0.645m2）基本尺寸B变化范围：10～0.5K×10-1m集中载荷为：Fx= 2K×103N, Fy= -2K×103N要求：写出操作步骤和命令流，定义工作文件名和工作标题为你的姓名拼音+学号。
GUI操作方式（1）定义工作文件名及工作标题1）定义工作文件名2）定义工作标题（2）定义参数和材料属性定义参数的初始值2)设置材料属性(3)定义单元类型及属性1）定义单元类型定义实常数A2 A3同A1做法(4)建立有限元模型1）生成有限元节点（节点1 2 3 4做法雷同）2）关闭坐标符号的显示3）打开节点编号显示4）生成第一个单元5）改变第二个单元的属性6）生成第二个单元7）改变第三个单元的属性8）生成第三个单元（5）施加约束和载荷1）施加边界约束2)施加集中载荷3）保存数据4）求解运算结果如下：S O L U T I O N O P T I O N SPROBLEM DIMENSIONALITY. . . . . . . . . . . . .2-D DEGREES OF FREEDOM. . . . . . UX UYANALYSIS TYPE . . . . . . . . . . . . . . . . .STATIC (STEADY-STATE) GLOBALLY ASSEMBLED MATRIX . . . . . . . . . . .SYMMETRICL O A D S T E P O P T I O N SLOAD STEP NUMBER. . . . . . . . . . . . . . . . 1TIME AT END OF THE LOAD STEP. . . . . . . . . . 1.0000NUMBER OF SUBSTEPS. . . . . . . . . . . . . . . 1STEP CHANGE BOUNDARY CONDITIONS . . . . . . . . NOPRINT OUTPUT CONTROLS . . . . . . . . . . . . .NO PRINTOUTDATABASE OUTPUT CONTROLS. . . . . . . . . . . .ALL DATA WRITTENFOR THE LAST SUBSTEP 5）保存优化结果到文件（6）进入后处理，得到状态变量和目标函数的值1）定义单元表2)计算单元体积的总和结果如下：SUM ALL THE ACTIVE ENTRIES IN THE ELEMENT TABLETABLE LABEL TOTALVOLU 65.43743)取出体积的值4)计算初始重量5)设置单元表6)得到第一杆的轴向应力7）得到第二杆的轴向应力8）得到第三杆的轴向应力9）计算轴向力的绝对值（7）显示当前设计并生成分析文件1）显示杆的当前设计2）改变视图方向3)生成优化分析文件（8）进入处理器并分析文件1）指定分析文件2）指定设计变量（A1 A2 A3 B做法雷同）3）设置状态变量3）保存优化数据库4）设置目标函数5）指定一阶优化方法6）保存数据7）运行优化8）保存优化结果到文件（9）查看优化结果1）查看最佳设计序列如下：LIST OPTIMIZATION SETS FROM SET 10 TO SET 10 AND SHOW ONLY OPTIMIZATION PARAMETERSSET 10(FEASIBLE)SIG1 (SV) 0.26212E+07SIG2 (SV) 65340.SIG3 (SV) 0.25491E+07A1 (DV) 0.57422A2 (DV) 0.60000E-03A3 (DV) 0.30810E-01B (DV) 23.873WT (OBJ) 114.462）列出所有序列的结果如下：LIST OPTIMIZATION SETS FROM SET 1 TO SET 10 AND SHOWONLY OPTIMIZATION PARAMETERS. (A "*" SYMBOL IS USED TOINDICATE THE BEST LISTED SET)SET 1 SET 2 SET 3 SET 4(FEASIBLE) (FEASIBLE) (FEASIBLE) (FEASIBLE) SIG1 (SV) 0.16434E+07 0.24929E+07 0.25179E+07 0.24641E+07 SIG2 (SV) 0.96269E+06 0.12070E+07 0.20381E+06 50744. SIG3 (SV) 0.68072E+06 0.11304E+07 0.22835E+07 0.24060E+07 A1 (DV) 0.64500 0.44325 0.58658 0.61001 A2 (DV) 0.64500 0.50234 0.26012 0.23868 A3 (DV) 0.64500 0.44325 0.65182E-01 0.49212E-01 B (DV) 26.500 23.282 22.787 22.891 WT (OBJ) 346.82 236.29 157.26 155.87SET 5 SET 6 SET 7 SET 8(FEASIBLE) (FEASIBLE) (FEASIBLE) (FEASIBLE) SIG1 (SV) 0.24181E+07 0.25032E+07 0.24888E+07 0.25939E+07 SIG2 (SV) 0.15564E+06 0.10283E+07 0.11761E+07 0.11863E+06 SIG3 (SV) 0.22407E+07 0.13731E+07 0.12008E+07 0.24629E+07 A1 (DV) 0.61469 0.59326 0.60418 0.58028 A2 (DV) 0.23115 0.28213E-01 0.60000E-03 0.60000E-03 A3 (DV) 0.58005E-01 0.68621E-01 0.60115E-01 0.32016E-01 B (DV) 23.020 23.995 24.088 23.863 WT (OBJ) 157.61 129.37 126.17 115.81SET 9 *SET 10*(FEASIBLE) (FEASIBLE)SIG1 (SV) 0.26140E+07 0.26212E+07SIG2 (SV) 0.19452E+06 65340.SIG3 (SV) 0.23994E+07 0.25491E+07A1 (DV) 0.57577 0.57422A2 (DV) 0.60000E-03 0.60000E-03A3 (DV) 0.32593E-01 0.30810E-01B (DV) 23.885 23.873WT (OBJ) 115.11 114.463）显示目标函数的变化规律a设置坐标轴标题b显示目标函数的变化规律4)显示基本尺寸B的变化规律a设置坐标轴标题b显示基本尺寸的变化规律5)显示杆面积的变化规律a 设置坐标标题b 显示杆横截面的变化规律6）显示杆中应力的变化规律a设置坐标轴标题b显示杆中应力的变化规律（10）退出ANSYS命令流方式：/BATCH/FILNAME,zhangliwen+2,1 /TITLE,zhangliwen+2*SET,B,26.5*SET,A1,0.645*SET,A2,0.645*SET,A3,0.645/PREP7 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,,2.65e11 MPDATA,PRXY,1,,0.265 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,DENS,1,,5.3 ET,1,LINK1R,1,A1, ,R,2,A2, ,R,3,A3, ,N,1,-B,0,0,,,,N,2,0,0,0,,,,N,3,B,0,0,,,,N,4,0,-26.5,0,,,,/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,OFF/REPLOT/PNUM,KP,0/PNUM,LINE,0/PNUM,AREA,0/PNUM,VOLU,0/PNUM,NODE,1/PNUM,TABN,0/NUMBER,0/PNUM,ELEM,0/REPLOTFLST,2,2,1FITEM,2,1FITEM,2,4E,P51XTYPE,1MAT,1REAL,2ESYS,0SECNUM,TSHAP,LINEFLST,2,2,1FITEM,2,2FITEM,2,4E,P51XTYPE,1MAT,1REAL,3ESYS,0SECNUM,TSHAP,LINEFLST,2,2,1FITEM,2,3FITEM,2,4E,P51XFINISH/SOLFLST,2,3,1,ORDE,2FITEM,2,1FITEM,2,-3D,P51X,ALL,FLST,2,1,1,ORDE,1FITEM,2,4F,P51X,FX,1.06e6FLST,2,1,1,ORDE,1FITEM,2,4F,P51X,FY,-1.06e6SAVE/STATUS,SOLUSOLVESAVE,'zhangliwen_2','db','C:\DOCUME~1\ADMINI~1\' FINISH/POST1ETABLE,EVOLUME,VOLU,SSUM*GET,VTOT,SSUM, ,ITEM,EVOLUME*SET,DENS,5.3*SET,WT,DENS*VTOTAVPRIN,0, ,ETABLE,SIGMA,LS,1*GET,sig1,ELEM,1,ETAB,SIGMA*GET,sig2,ELEM,2,ETAB,SIGMA*GET,sig3,ELEM,3,ETAB,SIGMA*SET,sig1,abs(sig1)*SET,sig2,abs(sig2)*SET,sig3,abs(sig3)/SHRINK,0/ESHAPE,2/EFACET,1/RATIO,1,1,1/CFORMAT,32,0/REPLOT/VIEW,1,1,1,1/ANG, 1/REP,FASTEPLOTLGWRITE,'zhangliwen_2','lgw','C:\DOCUME~1\ADMINI~1\',COMMENT FINISH/OPTOPANL,'zhangliwen_2','lgw','OPVAR,A1,DV,0.6e-3,0.645, ,OPVAR,A2,DV,0.6e-3,0.645, ,OPVAR,A3,DV,0.6e-3,0.645, ,OPVAR,B,DV,10,26.5, ,OPVAR,SIG1,SV, ,2.65E6, ,OPVAR,SIG2,SV, ,2.65E6, ,OPVAR,SIG3,SV, ,2.65E6, ,OPSAVE,'zhangliwen_var','opt',' 'OPVAR,WT,OBJ, , ,1,SAVEOPTYPE,FIRSOPFRST,15, , ,SAVEOPEXE! OPTIMIZATION LOOPING HAS CLEARED THE INTERNAL LOG KEYW,BETA,0SAVEOPLIST,16, ,0OPLIST,ALL, ,0/VIEW,1,,,1/AXLAB,X,Iteration Number /AXLAB,Y,Structural Weight /GTHK,AXIS,2/GRTYP,0/GROPT,ASCAL,ON/GROPT,LOGX,OFF/GROPT,LOGY,OFF/GROPT,AXDV,1/GROPT,AXNM,ON/GROPT,AXNSC,1,/GROPT,DIG1,4,/GROPT,DIG2,3,/GROPT,XAXO,0,/GROPT,YAXO,0,/GROPT,DIVX,/GROPT,DIVY,/GROPT,REVX,0/GROPT,REVY,0/GROPT,LTYP,0/XRANGE,DEFAULT/YRANGE,DEFAULT,,1 XVAROPT,' 'PLVAROPT,WT/AXLAB,X,Iteration Number /AXLAB,Y,Base Dimension/GTHK,AXIS,2/GRTYP,0/GROPT,ASCAL,ON/GROPT,LOGX,OFF/GROPT,LOGY,OFF/GROPT,AXDV,1/GROPT,AXNM,ON/GROPT,AXNSC,1,/GROPT,DIG1,4,/GROPT,DIG2,3,/GROPT,XAXO,0,/GROPT,YAXO,0,/GROPT,DIVX,/GROPT,DIVY,/GROPT,REVX,0/GROPT,REVY,0/GROPT,LTYP,0/YRANGE,DEFAULT,,1 XVAROPT,' 'PLVAROPT,B/AXLAB,X,Iteration Number/AXLAB,Y,Cross_Sec-tional Area /GTHK,AXIS,2/GRTYP,0/GROPT,ASCAL,ON/GROPT,LOGX,OFF/GROPT,LOGY,OFF/GROPT,AXDV,1/GROPT,AXNM,ON/GROPT,AXNSC,1,/GROPT,DIG1,4,/GROPT,DIG2,3,/GROPT,XAXO,0,/GROPT,YAXO,0,/GROPT,DIVX,/GROPT,DIVY,/GROPT,REVX,0/GROPT,REVY,0/GROPT,LTYP,0/XRANGE,DEFAULT/YRANGE,DEFAULT,,1 XVAROPT,' 'PLVAROPT,A1,A2,A3/AXLAB,X,Iteration Number/AXLAB,Y,Maximum Stress/GTHK,AXIS,2/GRTYP,0/GROPT,ASCAL,ON/GROPT,LOGX,OFF/GROPT,LOGY,OFF/GROPT,AXDV,1/GROPT,AXNM,ON/GROPT,AXNSC,1,/GROPT,DIG1,4,/GROPT,DIG2,3,/GROPT,XAXO,0,/GROPT,YAXO,0,/GROPT,DIVX,/GROPT,DIVY,/GROPT,REVX,0/GROPT,REVY,0/GROPT,LTYP,0/YRANGE,DEFAULT,,1 XVAROPT,' ' PLVAROPT,SIG1,SIG2,SIG3 SAVE/DIST,1,1.,1/REP,FAST/DIST,1,1.,1/REP,FASTSAVEFINISH。
基于ANSYS的桁架等截面优化设计
基于ANSYS的桁架等截面优化设计摘要:在对工程上常用的三杆桁架结构的设计中，利用大型有限元分桁软件ANSYS对该结构进行了等截面优化分桁，得到了最合理的结构形式和尺寸，在满足工程要求的情况下，节省了大量的工程材料。
关键词:三杆桁架；等截面；优化设计；ANSYS1 引言桁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桁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;桁架结构的优化设计思想从MICHELL [2]桁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，如隋允康等对桁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，并结合桁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，对一个实际析架进行了结构优化。
结果表明运用ANSYS进行析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 析架有限元模型的简化和假设在工程应用中，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多种多样的，实际受力情况复杂，要对它们进行精确的分析是困难的。
但根据对析架的实际工作情况和对析架进行结构实验的结果表明，由于大多数的常用析架是由比较细长的杆件所组成，而且承受的荷载大多数都是通过其他杆件传到节点上，这就使得析架节点的刚性对杆件内力的影响可以大大的减小，接近于铰的作用，结构中所有的杆件在荷载作用下，主要承受轴向力，而弯矩和剪力很小，可以忽略不计。
三杆桁架的优化设计.
三杆桁架的优化设计班级：机自Y107姓名：罗展雄学号：201000104091考试题目：下图所示为一个有3根杆组成的桁架，承受纵向和横向载荷，试对该结构进行优化设计，使得桁架重量最少。
系数K=班号（为5,6,7,8之一）×100+学号最后两位数，如7班同学，学号最后两位为20号，那么K=720K=791已知桁架的材料特性为：弹性模量E=0.5K ×103MPa=395500MPa泊松比：0.5K ×10-3=0.3955 密度ρ= K ×10 kg/m3=7910kg/m 3许用应力：σ=0.5K ×10-2MPa=3.955MPa 几何属性如下所示：横截面面积变化范围：0.6×10-3～0.645m 2） 基本尺寸B 变化范围：10～0.5K ×10-1m集中载荷为：Fx= 2K ×103N=11582×103N, Fy= -2K×103N=-11582×103N1、定义工作文件名及工作工作标题1）定义工作文件名：2）定义工作标题2、定义参数和材料属性1）定义参数的初始值：2）设计材料属性：3、定义单元类型及属性1）定义单元类型：2）定义实常数：3）打开节点编号显示：4）生成第一单元：6）生成第二个单元：8）生成第三个单元：1）施加边界载荷：2）施加集中载荷：3）求解运算：4）保存优化结果到文件：6、进入后处理，得到状态变量和目标函数的值1）定义单元表：2）计算单元体积的总和：3）取出体积的值：4）计算初始重量：）设计单元表：6）得到第一杆的轴向应力：7）得到第二杆的轴向应力：8）得到第三杆的轴向应力：9）计算轴向力的绝对应力：7、显示当前设计并生成分析文件1）显示杆的当前设计：2）改变视图方向：3）生成优化分析文件：8、进入优化处理器并指定分析文件1）指定分析文件：2）指定设计变量：3）设置状态变量：5）设计目标函数：6）指定一阶优化方法：7）运行优化：8）保存优化结果到文件：9、查看优化结果1）查看最佳设计序列：2）列出所有序列的结果：3）显示目标函数的变化规律：4）显示基本尺寸B的变化规律：5）显示杆面积的变化规律：6）显示杆中应力的变化规律：命令流方式：/filename,luozhanxiong/TITLE,201000104091*SET,b,25*SET,a1,0.645*SET,a2,0.645*SET,a3,0.645/PREP7 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,,3.955e11 MPDATA,PRXY,1,,0.3955 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,DENS,1,,7910 ET,1,LINK1R,1,a1, ,R,2,a2, ,R,3,a3, ,N,1,-b,0,0,,,,N,2,0,0,0,,,,N,3,b,0,0,,,,N,4,0,-25,0,,,,/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,OFF/REPLOT/PNUM,KP,0/PNUM,LINE,0/PNUM,AREA,0/PNUM,VOLU,0/PNUM,NODE,1/PNUM,TABN,0/PNUM,SV AL,0/NUMBER,0/PNUM,ELEM,0/REPLOTFLST,2,2,1FITEM,2,1FITEM,2,4E,P51XTYPE, 1MAT, 1REAL, 2ESYS, 0SECNUM,TSHAP,LINEFLST,2,2,1FITEM,2,2FITEM,2,4E,P51XTYPE, 1MAT, 1REAL, 3ESYS, 0SECNUM,TSHAP,LINEFLST,2,2,1FITEM,2,3FITEM,2,4E,P51XFINISH/SOLFLST,2,3,1,ORDE,2FITEM,2,1FITEM,2,-3D,P51X, , , , , ,ALL, , , , ,FLST,2,1,1,ORDE,1FITEM,2,4FLST,2,1,1,ORDE,1FITEM,2,4F,P51X,FX,1582000FLST,2,1,1,ORDE,1FITEM,2,4F,P51X,FY,-1582000SAVE/STATUS,SOLUSOLVESAVE,'truss_resu','db','C:\Users\luo\'FINISH/POST1A VPRIN,0, ,ETABLE,evolumb,VOLU,SSUM*GET,vtot,SSUM, ,ITEM,EVOLUMB*SET,dens,7910*SET,wt,dens*vtotA VPRIN,0, ,ETABLE,sigma,LS, 1*GET,sig1,ELEM,1,ETAB,SIGMA*GET,sig2,ELEM,2,ETAB,SIGMA*GET,sig3,ELEM,3,ETAB,SIGMA*SET,sig1,abs(sig1)*SET,sig2,abs(sig2)*SET,sig3,abs(sig3)/SHRINK,0/ESHAPE,2/EFACET,1/RATIO,1,1,1/CFORMAT,32,0/REPLOT/VIEW, 1 ,1,1,1/ANG, 1/REP,FASTEPLOT/REPLOT,RESIZE! LGWRITE,'truss_opt','lgw','C:\Users\luo\',COMMENT FINISH/OPTOPANL,'truss_opt','lgw',' 'OPV AR,A1,DV,0.6e-3,0.645, ,OPV AR,A2,DV,0.6e-3,0.645, ,OPV AR,A3,DV,0.6e-3,0.645, ,OPV AR,B,DV,10,39.55, ,OPV AR,DENS,SV, ,3.955e6, ,OPV AR,SIG2,SV, ,3.955e6, ,OPV AR,,DEL,2OPV AR,,DEL,1OPV AR,SIG1,SV, ,3.955e6, ,OPV AR,SIG2,SV, ,3.955e6, ,OPV AR,SIG3,SV, ,3.955e6, ,OPSAVE,'truss_var','opt',' 'OPV AR,WT,OBJ, , ,1,OPTYPE,FIRSOPFRST,15, , ,SAVEOPEXEKEYW,BETA,0SAVE,'truss_opt_resu','db','C:\Users\luo\' OPLIST,11, ,0OPLIST,ALL, ,0/AXLAB,X,iteration number/AXLAB,Y,structural weight/GTHK,AXIS,2/GRTYP,0/GROPT,ASCAL,ON/GROPT,LOGX,OFF/GROPT,LOGY,OFF/GROPT,AXDV,1/GROPT,AXNM,ON/GROPT,AXNSC,1,/GROPT,DIG1,4,/GROPT,DIG2,3,/GROPT,XAXO,0,/GROPT,YAXO,0,/GROPT,DIVX,/GROPT,DIVY,/GROPT,REVX,0/GROPT,REVY,0/GROPT,LTYP,0/XRANGE,DEFAULT/YRANGE,DEFAULT,,1XV AROPT,' 'PLV AROPT,WT/AXLAB,X,iteration number/AXLAB,Y,base dimension/GTHK,AXIS,2/GRTYP,0/GROPT,ASCAL,ON/GROPT,LOGX,OFF/GROPT,LOGY,OFF/GROPT,AXDV,1/GROPT,AXNM,ON/GROPT,AXNSC,1,/GROPT,DIG1,4,/GROPT,DIG2,3,/GROPT,XAXO,0,/GROPT,DIVX,/GROPT,DIVY,/GROPT,REVX,0/GROPT,REVY,0/GROPT,LTYP,0/XRANGE,DEFAULT/YRANGE,DEFAULT,,1XV AROPT,' 'PLV AROPT,B/AXLAB,X,iteration number/AXLAB,Y,cross_sec_tional area /GTHK,AXIS,2/GRTYP,0/GROPT,ASCAL,ON/GROPT,LOGX,OFF/GROPT,LOGY,OFF/GROPT,AXDV,1/GROPT,AXNM,ON/GROPT,AXNSC,1,/GROPT,DIG1,4,/GROPT,DIG2,3,/GROPT,XAXO,0,/GROPT,YAXO,0,/GROPT,DIVX,/GROPT,DIVY,/GROPT,REVX,0/GROPT,REVY,0/GROPT,LTYP,0/XRANGE,DEFAULT/YRANGE,DEFAULT,,1XV AROPT,' 'PLV AROPT,A1,A2,A3/AXLAB,X,iteration number/AXLAB,Y,maximun stress/GTHK,AXIS,2/GRTYP,0/GROPT,ASCAL,ON/GROPT,LOGX,OFF/GROPT,LOGY,OFF/GROPT,AXDV,1/GROPT,AXNM,ON/GROPT,AXNSC,1,/GROPT,DIG1,4,/GROPT,XAXO,0,/GROPT,YAXO,0,/GROPT,DIVX,/GROPT,DIVY,/GROPT,REVX,0/GROPT,REVY,0/GROPT,LTYP,0/XRANGE,DEFAULT/YRANGE,DEFAULT,,1XV AROPT,' 'PLV AROPT,SIG1,SIG2,SIG3 finish。
ANSYS三杆桁架的优化设计
《有限元技术基础》考试题目：下图所示为一个有3根杆组成的桁架，承受纵向和横向载荷，杆件的横截面面积和基本尺寸B在指定范围内变化，要求桁架的每根杆件承受的最大应力小于（800+学号最后两位数）MPa，试对该结构进行优化设计，使得桁架重量最少。
弹性模量E=220GPa；泊松比：0.3；密度ρ=7800kg/m3材料最大许用应力：σ=890MPa横截面面积变化范围：0.01～10cm2（初始值为10）基本尺寸B变化范围：1～2m（初始值为2）要求：写出操作步骤和命令流，定义工作文件名和工作标题为你的姓名拼音。
GUI操作方式：(1) 定义工作文件名和工作标题：1)定义工作文件名：Utility Menu- File-Change Jobname,输入文件名“litao”,单击“OK”。
2)定义工作标题：Utility Menu- File-Change Title,输入工作标题“litao”,单击“ＯＫ”。
(2) 定义参数和材料属性：１）定义参数初始值：Utility Menu-Parameters-Scaler Parameters, 分别在“Selection”’下面的输入栏中输入：B=2，A1=0.001，A2=0.001，A3=0.001。
”所得结果如图所示，单击”close”。
２）设置材料属性：Main Menu-Preprocessor-Material Props-Material Models,设置材料属性“EX=2.2e11,PRXY=0.3”设置单元密度为“DENS=7800”，单击“OK”,设置如图所示，完成对材料属性的设置。
(3)定义单元类型及属性1)定义单元类型：Main Menu-Preprocessor-Element Type-Add/Edit/Delete,在“Library of Element Type”左面的列表栏选择Structural Link”,右边的为“2D spar 1”如图所示，完成单元类型设置。
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！
sig1=abs(sig1)！计算轴向应力的绝值
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
!
/opt！进入优化处理器
opvar,sig3,sv,,400
！
opsave,trussvar,opt！存储数据
!
opvar,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
opexs！开始优化分析
!
oplist,16！列出最佳设计序列，号为16
oplist,all
plvaropt,sig1,sig2,sig3
!
/axlab,y,cross-sectional area！画面积对迭代图形
plavaropt,A1,A2,A3
!
finish
/exit
opanl,truss,lgw！指定分析文件（批处理方式中不用这个命令）opvar,A1,dv,1,1000
opvar,A2,dv,1,1000
opvar,A3,dv,1,1000
opvar,sig1,sv,,400！定义状态变量
opvar,sig2,sv,,400
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）
命令流如下：
/filnam,truss
/title, optimization of a three-bar truss
!初始化设计变量参数
n,4,0,-1000,0
e,1,4
real,2
e,2,4
real,3
e,3,4
finish
!
!进入求解器，定义载荷和求解
/solu
d,1,all,0,,3
f,4,fx,200000
f,4,fy,-20000
solve
finish
!
!进入POST1并读出状态变量数值
/post1
set,last
etable,evol,volu！将每个单元的体积放入ETABLE
!
/view,1,,,1！前视图
!
/axlab,x,iteration number！画重量对迭代数图形
/axlab,y,structure weight
plvaropt,wt
!
/axlab,y,base dimension！画B对迭代数图形
plvaropt,B
！
/axlab,y,maxstress！画最大应力对迭代图形
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
/prep
et,1,link1！二维单元
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
n,2,0,0,0
n,3,B,0,0
问题描述：
一个由三根杆组成的桁架承受纵向和横向载荷，桁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）。
分析中使用如下材料特性：
E=2.1E6psi
RHO=2.85E-41b/in3（比重）
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=tho*vtot！计算总体积
etable,sig,ls,1！将轴向应力放入ETABLE
!
*get,sig,elem,1,etab,sig！SIG1＝第一个单元的轴向应力
*get,sig,elem,2,etab,sig！SIG2＝二单元的轴向应力