ANSYS基础教程—APDL基础.doc
ANSYS基础教程APDL基础发表时间：2011-3-17 关键字：ANSYS ANSYS教程 APDL基础 信息化调查找茬投稿收藏评论好文推荐打印社区分享本文主要介绍APDL基础功能，包括：定义参数、利用参数、获取数据库信息方面展开。 概述 ·APDL 是ANSYS 参数化设计语言的缩写,它是一种允许使用参数并能完成一系列任务的强大的程序语言。 ·使用APDL, 可以： 用参数而不是用数值输入模型尺寸，材料类型等。 从ANSYS 数据库中获取信息, 比如节点位置或最大应力。 在参数中进行数学运算，包括矢量和矩阵运算。 把常用的命令或宏定义成缩写形式。 建立一个宏使用if-then-else分支和do循环等来执行一系列任务。A. 定义参数 ·用以下格式定义参数 Name=Value 可以在输入窗口或标量参数对话框中输入(Utility Menu > Parameters > Scalar Parameters.) 参数名不能超过8个字符。 值可以是一个数值，一个以前定义过的参数，一个函数，一个参数表达式，或者一个字符串（用单引号括住）。 ·例子: inrad=2.5 g=386 outrad=8.2 massdens=density/g numholes=4 circumf=2*pi*rad thick=outrad-inrad area=pi*r*2 e=2.7e6 dist=sqrt(y2-y1)*2+(x2-x1)*2) density=0.283 slope=(y2-y1)/(x2-x1) bb=cos(30) theta=atan(slope) pi=acos(-1) jobname=proj1 用*SET 看有用参数列表 ·以上例子是关于标量参数的, 它只有一个值数字或者字符。 ·ANSYS 也提供数组参数, 它有若干个值。数字数组和字符数组都是有效的。字符数组在本教程中不讨论。 一些命名规则: ·参数名不超过8个字符，并以字母开头。 ·参数名中只能出现字母，数字和下划线。 ·避免以下划线开头，这在ANSYS 中另有它用。 ·参数名不分大小写，如“RAD”和“Rad”是一样的。所有的参数都以大写形式存储。 ·避免使用ANSYS 标识，如STAT, DEFA, 和ALL。B.使用参数 ·使用参数时，只需在对话框中或通过命令输入参数名就行了。 ·例如, 利用参数定义一个w=10，h=5的矩形, 您可以使用以下菜单: Preprocessor > Create > Rectangle > By 2 Corners + 或命令: /prep7 blc4,w,h 注意: ·当使用参数时, ANSYS 将立刻把参数名换为它的值。 上一个例子中的矩形将被存为10x5 , 而不是wxh。也就是说，如果你在生成矩形后再改变w 或h 的值，矩形将不被修改。 ·其它一些关于参数用法的例子: jobname=proj1 /filnam,jobname ! 作业名 /prep7 youngs=30e6 mp,ex,1,youngs ! 杨氏模量 force=500 fk,2,fy,-force ! 2号关键点的力 fk,6,fx,force/2 ! 6号关键点的力C. 从数据库中获取信息 ·从数据库中获取信息并给参数赋值, 使用*GET命令或Utility Menu > Parameters > Get Scalar Data. ·对获取大量信息是很有用的，包括模型和结果数据，请参看*GET命令的详细资料。 ·例子: *get,x1,node,1,loc,x ! x1 =节点1的x坐标CSYS* /post1 *get,sx25,node,25,s,x ! sx25 = 节点25的x方向应力RSYS* *get,uz44,node,44,u,z ! uz44 =节点44的UZ方向的位移RSYS* nsort,s,eqv ! 对节点的von Mises 应力排序 *get,smax,sort,max ! smax= 排序的最大值 etable,vol,volu ! 用vol 存储单元体积 ssum ! 对单元表的列求和 *get,totvol,ssum,vol ! totvol= 对vol的列求和 *CSYS = 激活坐标系(CSYS) RSYS = 激活的结果坐标系(RSYS) ·一些数据可以通过函数获取。 例如: x1=nx(1) ! x1 = 节点1的x坐标CSYS* nn=node(2.5,3,0) ! nn= 在(2.5,3,0)处的节点CSYS* /post1 ux25=ux(25) ! ux25 = 25号节点的UX 值RSYS* temp93=temp(93) ! temp93 = 节点93的温度值 width=distnd(23,88) ! width = 23号节点和88号节点间的距离 *CSYS = 激活坐标系(CSYS) RSYS = 激或的结果坐标系(RSYS) ·在一些地方您可以直接取函数值，就象用一个参数一样。例如： k,10,kx(1),ky(3) ! 10号关键点x坐标取1号关键点的x坐标，y坐标取！3号关键点的y坐标 k,11,kx(1)*2,ky(3) ! CSYS* f,node(2,2,0),fx,100 !在节点(2,2,0)施加力FX CSYS*APDL 基础1概要: ·利用格式Name=Value 定义参数. ·参数值可以是一个数值，一个以前定义过的参数，一个函数，一个参数表达式，或者一个字符串。 ·利用*GET命令或函数从ANSYS 数据库中获取信息。 ·ANSYS 存储的是参数的实际值(数字或字符串), 而不是参数名。2. 数组参数 ·数组参数是能够容纳多个值的参数 ·数组参数可以是1-D, 2-D, or 3-D. 1-D: m行x 1列 2-D: m行x n列 3-D: m行x n列x k面 ·本章主要讨论怎样定义和使用数组参数. ·主要内容: A. 数组参数的类型 B. 怎样定义数组 C. 获取数据库信息 D. 数组操作A. 数组参数的类型 ·有三种数组参数类型: 数值数组 表 字符数组 ·数值数组是标准的1-D, 2-D, 或3-D 数值矩阵，如下面的BB BB(2,3) = 704 BB(3,1) = 1033 等. ·数据表除了行、列、面可以是实数外与数值数组类似。 第零行、零列、零面必须填充数字。 对定义随时间变化的载荷和类似情况非常有用 例如,表FORCE可以表示力随时间的变化关系，第零行表示时间值。 ·FORCE(0.4) = 279.9996 ·FORCE(6.5) = 560.0 ·FORCE(8.9) = 119.25 ·等 ·一个字符型数组是1-D, 2-D,或3-D 的字符串矩阵 可用来存放文件名,自由度标识等 每个字符串不超过8个字符。B. 怎样定义数组 定义数组的步骤: 1.指定类型和维数 Utility Menu > Parameters > Array Parameters > Define/Edit > Add 或使用*DIM命令.例如: *dim,aa,array,4! 4x1x1 array *dim,force,table,5! 5x1x1 table *dim,bb,array,5,3! 5x3x1 array *dim,dofs,char,6! 6x1x1 character array 2. 给数组赋值 Utility Menu > Parameters > Array Parameters > Define/Edit > Edit 或使用*VEDIT命令 或使用“=”命令.例如: bb(1,1)=11,21,31,41,51 bb(1,2)=12,22,32,42,52 bb(1,3)=13,23,33,43,53 ·对于表型数组,必须定义第0位置。否则，取缺省值7.8886E-31. 例如: force(1,1)=0,560,560,238.5,0 force(1,0)=1E-6,0.8,7.2,8.5,9.3 force(0,1)=0·对字符数组, 不能以图形方式填充字符串 使用“=”命令键入值, 接着用*STAT 显示字符串 每个字符串必须用单引号括起来 例如: dofs(1) = ux, uy, uz, rotx, roty, rotz *stat,dofs ·给数组赋值的其他方法: 用*VFILL命令或(Utility Menu > Parameters > Array Parameters > Fill)预定义函数赋值 ·跃阶函数 ·随机函数 ·等 从一个文件读入数据: ·*VREAD用于数值数组 ·*TREAD用于数据表 ·或Utility Menu > Parameters > Read from File 从数据库获取(下一步讨论).C. 获取数据库信息 ·正如*GET从数据库获取标量数据，可以用*VGET获取数组信息. 或Utility Menu > Parameters > Get Array Data ·先定义数组，然后获取数据. ·例如: *dim,dispval,array,20,3 ! 20x3 array *vget,dispval(1,1),node,1,u,x ! UX of nodes 1-20 in column 1 *vget,dispval(1,2),node,1,u,y ! UY in column 2 *vget,dispval(1,3),node,1,u,z ! UZ in column 3 ·其他可获取的数组信息类型: 节点和关键点坐标(当前坐标系) 单元属性, 体，面等. 实体的选择状态(1 选上, 0 未选上) 节点应力,应变,温度梯度，热通量等 单元表数据 等D. 数组操作 ·一旦定义了数组参数,就可以对它们进行各种操作 Utility Menu > Parameters > Array Operations 或使用*VFUN, *VOPER, *VSCFUN, *VWRITE等命令 ·*VFUN对单个数组操作 *vfun,b(1),sin,a(1)等价于b(j)=sin(a(j) 其他操作包括: ·自然对数, 常用对数, 指数 ·平方根, 排序, 复制 ·局部坐标系与整体坐标系的相互转换关系 ·路径的切线和法线矢量 ·等 ·*VOPER对两个数组参数操作。 *voper,c(1),a(1),sub,b(1)等价于c(k)=a(k)-b(k) 其它操作包括: ·加,减,乘,除 ·最小值,最大值,逻辑运算 ·微分，积分 ·点积和叉积 ·*VSCFUN定义数组参数的属性。 *vscfun,maxval,max,a(1)等价于一个标量maxval= max(a(i) 其它操作包括: ·求数组的所有元素的和 ·诸如标准偏差，中值，平均数等统计量 ·最小值/最大值，最小值/最大值的位置 ·第一个和最后一个非零记录的位置 ·*VWRITE把数据按格式写进文件 例如: *cfopen,wing,dat *vwrite (/,3x,Node Number,4x,Temperature,/) *vwrite,nnum(1),tval(1) (5x,f6.0,6x,e14.8) *cfclose 将会创建一个名为wing.dat的文件，包含指定格式的nnum和tval数组3 宏基础 ·APDL（ANSYS参数设计语言）最强有力的特征之一是创建宏的能力。 ·宏就是一系列贮存在一个文件中的ANSYS命令，并且能象一个ANSYS命令一样来运行。 ·常用宏功能： 它可以如同ANSYS命令一样具有变量。 分支和循环用来控制一系列命令。 交互式特征如图形拾取，提示，以及对话框。 宏可以嵌套一个宏引用第二个宏，第二个宏引用第三个宏，等等一直可嵌套20级。 宏基础 ·本文给出创建宏的基本步骤： A创建一个宏 B带参数的宏 C分支 D循环 E总的指导方针 ·更多的细节，请参考APDL程序指南等A. 创建宏 ·创建一个宏，在文本编辑器中，创建一系列命令，并以文件名name.mac保存它们. name以一个字母开始，可以达32个字符。 ·在文件名中空格不允许。 ·避免特殊字符。 ·确保name不是一个有效的ANSYS命令。可以在开始或所有处理器（PREP7，POST1，等等）中进行检验。如果得到这种信息.不是有效的命令或宏那么这个名字是“安全的”。 扩展名.mac允许你运行宏如同运行一个命令一样：只需敲入name。 ·例子： 宏totvolume.mac用来计算所有单元的整个体积： esel,all！选择所有单元 etable,volume,volu！将所有单元体积建立单元表 ssum！求解单元表选项总和 *get,totvol,ssum,item,volume！totvol=体积总和 *stat,totvol！列totvol值 在Post1（在求解之后）中发出totvolume来计算整个体积。 ·搜索路径： ·ANSYS首先在下列搜索路径中寻找文件name.mac并运行它： 1ansys57/docu 2在ANSYSMACROLIB环境变量路径中。 3在WINDOWS系统中的注册路径。 4当前工作路径。 ·如果在上级路径和下级路径同时寻找到同样的文件名，则采用上级路径。B. 带参数的宏 ·通过特殊的字符名，你可以创建多达20个参数的宏： NAME,arg1,arg2,arg3,ar10,ar11,ar12,ar20 ·参数如同标准的ANSYS命令中的参数，可以为： 数字 字符（被包括在单引号中） 参数（标量或数组） 参数表达式 ·参数的意义由所定义的宏来决定。 ·例如，我们可以定义宏totvolume.mac来计算指定类型的所有单元体积和： TOTVOLUME，TYPE ·宏具体如下： esel,s,type,arg1 etable,volume,volu ssum *get,totvol,ssum,item,volume *vwrite,arg1,totvol (Total volume for type,f4.0,elements=,f8.2) ·求解之后在通用后处理器中发出totvolume,1将得出下列结果： ·注意： 特殊的字符名ARG1ARG9和AR10AR99仅仅是局部参数，仅仅在该宏中有效。 ·一旦宏运行结束后并返回ANSYS主程序，它们将无意义。 ·避免在模型的其它地方应用这些名称。 无论何时应用参数时，一定通过在宏中包含注释来描述它们的意义。 例如，下面在宏totvolume.mac的开始处的注释是非常有用的。 ！Macro TOTVOLUME.MAC to calculate total volume of elements !Usage: TOTVOLUME,TYPE.valid only in POST1 after a solve !TYPE=valid element type number esel,s type,arg1 C. 分支 ·通过应用IFTHENELSE结构，在只有一定的条件满足的情况下，你可以运行一个命令或命令块。 ·在*IF 和*ELSEIF命令中，可以运用AND，OR ，或XOR 比较符。 IF,A,EQ,B,AND,C,GT,D,THEN ·分枝以*IF开始和*ENDIF结束。*ELSEIF和*ELSE在它们中也可以使用： *if,x,eq,y,then , , *elseif,x,eq,z,then , *else , , *endif ·例如，你可以在宏totvolume.mac中增加if-test来测试输入的变量是的有效性： *if,arg1,lt,1,then!如果ARG1小于1 *msg,warn！发出一个警告 Element type number must be 1 or greater！退出宏 /eof esel,s,type,arg1 ！选择所有确定类型的单元 etable,volume,volu！建立单元表 ssum！求解单元表数据总和 ·发出totvolume,-1将得出下列结果：D. 循环 ·DO循环允许执行一个命令块数次。 ·实际上在DO循环中对其中包含什么内容没有限制。你可以包含任何ANSYS命令包括前处理，求解和处理这是在条件允许的情况下。 ·*DO开始循环，ENDDO结束循环。 你可以用EXIT（退出循环）和CYCLE（跳到DO循环末）控制循环。 EXITT和CYCLE也可以根据if-test的结果来执行。 ·作为一个例子，我们通过加入DO循环来扩展宏totvolume.mac，计算所有单元类型并将它们各的体积保存在数组参数中。 ! -Macro TOTVOLUME.MAC to calculate total element volume. ! -Usage: Issue TOTVOLUME in POST1 after a solution. ! -Result: ! -a) evolume(i) = total volume for element type i ! -b) totvol= grand total volume ! *get,numtypes,etype,num,count! Get number of element types *dim,evolume,array,numtypes! Open a numtypesx 1 array *do,i,1,numtypes! For i = 1 -numtypes. esel,s,type,i! Select elements of type i etable,volume,volu! Store volume in element table ssum! Sum element table items *get,totvol,ssum,item,volume! totvol= sum of volume evolume(i) = totvol! Store totvolin evolume(i) *enddo! End of do-loop *vscfun,totvol,sum,evolume(i)! totvol= grand total volume esel,all! Activate full set of elementsE.一般注意事项 ·建立短小且简单的宏。 ·当创建宏的时候，可以在ANSYS命令窗口中剪切并粘贴命令来检测这些命令的顺序是否正确。 ·运用注释来描述意图或期望的执行结果。 ·在自己的目录中保存你自己的宏。 ·在ANSYSMACROLIB环境变量目录中保存那些任何人都可以进入的宏。
