ANSYS二次开发

第七章 APDL 综合实例

7.1 问题说明

本章在阐明APDL 技术时本想也采取实例的方式，把APDL 的各个细节

都用一个个详细的实例说清楚，无奈APDL 细节内容比较繁复，而且不和UIDL 那样各成体系，APDL 的应用很多情况下都是和UIDL 、UPF 结合在一起应用的，它甚至渗透到基础分析中的各个环节中，可以说也是ANSYS 的脚本基础。考虑到大家都不会有兴趣来聆听枯燥的数组构建法，宏函数的参元特性等罗嗦的APDL 语法，这里我们打算用一个比较大的综合实例来想大家描述一部分APDL 的功能，从这里你将能看到我们能用APDL 干些什么。

还记得UIDL 实例解析二中的一个例子巴，这里我们有必要重温一下：

如图1(a)一所示，一带孔薄板，长4000mm ，宽2000mm ，顶部中心

部分1800mm 处承受42MP 的压力，左右两个长圆孔中心分别踞四周

1000mm ，长圆孔的具体形式如图1(b)所示，上下分别为半圆，中部用

直线衔接。这里假设长圆长轴与水平方向夹角为α。

为了使得孔边缘应力集中最小，这里拟调整α的大小（α∈[-π/2,

π/2]）,以便在固定的H 情况下达到长圆孔周围应力集中最小。

在UIDL 实例二的部分我们只是在GUI 界面下实现了它的参数化建

模，这部分工作在本章的综合实例中仍然有效，下面我们将一步步完全

实现这一问题。

7.2 解题思想

本问题是在用户给定H 的情况下求得α角的最优解，使得孔边最大拉应

力最小（这是因为材料抗拉性能比较弱）。这里我们的想法是把α取每一个角度时候得到的孔边最大拉应力都求出，比较一下，得到孔边拉应力最小情况下对应的α取值。现在的问题是，我们只能够对每一离散的α值求取其孔

图1 (b)

H r

边最大拉应力，让α在[0°~360°]之间连续取值不仅是无法做到的，而且在工程中也没有必要，这里我们拟每隔一定角度计算一下孔边最大拉应力，最终在这些有限的角度中求取出最佳的α值。因此我们还需要用户自定义求解的精度参数，即我们每隔多少角度来计算一次（决定了结果精确到什么程度）。比方说我们定义每隔5°计算一次的话，整个优化过程需要进行180/5=36次求解运算。

7.3 构建步骤

下面说明一下在构建过程中的一些全局参数：

My_H：用户输入的H参数值

My_sita：每次计算对应的α参数值

My_dsita：每两次计算之间间隔的角度值（用户输入的参数）。

My_N：总共需要分析计算的次数。My_N=180/My_dsita

My_sita0：初始α值，这里统一定义为0°。

My_MinS1：最优化位置处的最大拉应力值。（计算完以后才是）

My_Msita：最优化位置处对应的α值。

Mysmin：每次分析计算得到对应特定α角时的孔边最大拉应力。（一般都是孔边产生应力集中，所以也是整个板料内部的最大拉应力处）_s1数组：对应特定α时求解得到各个节点上的最大拉应力值。

1.首先我们重新构建一比较完善的参数话建模脚本，取名为

modaling.mac，该脚本针对固定的My_H和My_sita将构建整个几何模

型，加好载荷和约束，具体细节请参看附录。

2.构建脚本mysolve.mac:

――――――――――――――――――――――

My_sita0=0

My_N=180/My_dsita

*do,I,0,My_N-1

parsav,all,mypar

fini

/clear,start

parres,new,mypar

My_sita=My_sita0+My_dsita*I

modaling

/solu

solve

/post1

ar11=ndinqr(0,14)

_s1=

*dim,_s1,,ar11

*vget,_s1(1),node,1,s,1

*vscfun,mysmin,max,_s1(1)

*if,I,eq,0,then

My_MinS1=mysmin

My_Msita=My_sita

*ELSE

*IF,mysmin,lt,My_MinS1,then

My_MinS1=mysmin

My_Msita=My_sita

*ENDIF

*ENDIF

parsav,all,mypar

*enddo

―――――――――――――――――――――――――

下面是几点说明:

◆程序整个框架是先根据用户输入的参数定制好一些解题环境，比方

说求出需要重复计算的次数My_N，然后用APDL的*do循环结构

繁复执行My_N次，每次求得对应角度的孔边最大拉应力值，不断

积累出这些对应角度孔边最大拉应力值的最小结果。完成了My_N

次结果后，最优结果My_MinS1和对应的角度My_Msita也就求出

来了。

◆不同次分析计算过程前必须对ANSYS环境中的现有模型清零，用

到/clear命令，但该命令会使用户参数同时清零，这里用到parsav

和parres技术，在每次清零过程前先把当前工作区的参数保存起来，

清模型结束后再调入工作区，这样就实现了只清模型、不清参数的

效果。

◆解题结束后，我们先用ndinqr(0,14)这一UPF命令求取模型中的节

点总数。然后用*vget命令把所有节点上的最大拉应力都保存到_s1

数组中，最后用*vscfun函数得到_s1数组中的最大值。

◆注意每次求解完提取数据时都要重新定义_s1数组的大小（因为每次

划分单元后总节点数不同），这时候每次ANSYS都回出现让你确认

是否把已经存在的_s1数组结构改变的对话框，这将导致自动化求解

中断，这里我们采用的一个技巧是每次重新定义_s1数组前先清掉

_s1数组（用_s1=命令行）。这样救避免了Ansys的询问。同样解决

/clear命令的Ansys询问方法就是写全/clear命令:/clear,start。注意

这里我们是必须要用start参数的，它表面我们在新建模型时读入

start55.ans文件，我们必须在工作目录中构建一个我们自己的

start55.ans文件，里面添加上PI参数的说明（因为modaling.mac

宏文件中将利用这一参数，如果系统环境中没有这一参数的说明，

将产生建模错误）。

◆解决完一次运算，保存完数据后记得用parsav函数保存环境参数。

3.完善GUI参数化界面

这里我们要比上次UIDL实例二中多增加一个参数My_dsita，为此我们修改UIFUNC2.GRN函数中DoProject函数：

―――――――――――――――――――

:N Fnc_DoProject

:S 0, 0, 0