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文檔簡介

1、 三“腳刪Calculation二二;二二二=工程機械。:=三二三二41卷繃。年3月盈限元模型之間的數(shù)據(jù)聯(lián)系。命令流用APDL語言編寫。APDL語言是ANSYS參數(shù)化設計語言的縮寫,是一種允許使用參數(shù)并能完成一系列功能的程序語言。使用APDL可以:1運用參數(shù)而不是用數(shù)值輸入模型尺寸、材料特性等;2從ANSYS數(shù)據(jù)庫中獲取信息,如節(jié)點位置或最大應力;3在參數(shù)中進行數(shù)學運算;4將常用的命令或宏定義成縮寫形式;5建立宏,使用if-thenelse分支和do循環(huán)等來執(zhí)行一系列任務。以APDL語言編寫出的命令流,可以實現(xiàn)參數(shù)化設計,并集結塔機分析的全過程,省去了手動分析的紛繁操作,與塔機實體模型的快速參

2、數(shù)化設計相結合形成了一致的快速設計分析過程。1.3命令流載入ANSYS的方式可以采用兩種方式將生成的命令流載入ANSYS,一是復制所有的命令流,粘貼在ANSYS的命令輸入框內;另一種是通過菜單上的file-,readinput from,導入*.txt,半.109等文件。1.4分析結果的處理將命令流載入ANSYS完成分析過程之后,就可以直接查看分析結果,即各點的應力及大小、各部位的形變以及最大應力、最大形變等,并將分析結果與設計要求,或者與實際試驗結果相對比。滿足設計要求,則說明設計參數(shù)選擇合理;否則,重新選擇設計參數(shù),并重復以上過程,直至設計出滿足要求的塔機參數(shù)。2文本文件的管理和操作通過對

3、Pro/E進行二次開發(fā),建立塔機的參數(shù)化設計模型,試取參數(shù)后將塔機的相關設計數(shù)據(jù)存放在數(shù)據(jù)庫中【l】。建立參數(shù)列表可以將參數(shù)化設計塔機模型中的全部參數(shù)從數(shù)據(jù)庫中讀出,同時也為以后的編寫命令流做好數(shù)據(jù)的準備,圖2為塔機參數(shù)化過程的所有參數(shù)。編寫命令流和輸出結果需要利用VB的文件管理功能,以下為實現(xiàn)過程。2.1引入文本系統(tǒng)對象模型VB6.0中的文件系統(tǒng)對象模型(FSO,File Systern Object提供了一整套對文件系統(tǒng)進行管理和操一36圖2塔機的參數(shù)列表作的方法及屬性,實現(xiàn)在應用程序中使用文件。為使用FSO對象模型,必須先將其引入系統(tǒng)中,如圖3所示,選中Microsoft Scripti

4、ng Runtime項。圖3引用FSO對象模型在FSO對象模型中主要有以下5個對象,包含:File System Object;Drive;Folder;File;Text Streamo 通過對這些對象操作可實現(xiàn)FSO編程。在文本的編輯和輸入輸出過程中,主要用到的對象就是FileSystem Object。2.2建立File System Object對象File System Object對象是FSO模型中的核心對象,只有建立了File System Object對象,才能實現(xiàn)文本文件的創(chuàng)建、編輯和輸入輸出。其使用過程為:1創(chuàng)建1個File SystemObject對象;2根據(jù)應用程序的需

5、要,通過調用File System Object對象中的方法創(chuàng)建新的對象;薹。第41卷2們。年3月。二=二:=。工程機械;:三二=:a昭枷and Ca/cu/a絨n,:三二3通過讀取新對象的屬性值獲取用戶所需的信息,或采取調用對象的方法進行所需的操作。2.3編寫命令流通過建立的File System Object對象,編寫命令流文本文件,并存儲在計算機上,然后載入ANSYS軟件,完成分析過程。編寫文本文件時主要用到的函數(shù)是Write Line。在命令流的編寫過程中,需要將參數(shù)化列表中的參數(shù)轉化為命令流的參數(shù),通過參數(shù)化塔機系統(tǒng)的參數(shù)來定義命令流中的材料屬性、桿件界面、桿件長度、節(jié)點位置等。3命

6、令流的編寫過程編寫命令流的過程主要可以分為以下幾部分:初始化設置、前處理模塊和求解模塊。(1初始化設置。執(zhí)行清空內存、設置單位、設置工程名及設置文件名等操作,為進行新的分析作準備。(2前處理模塊。首先定義模型性質,如:單元類型、材料、型號、定義截面以及桿件的類型等;其次,建立節(jié)點和單元;最后,施加合適的約束、耦合節(jié)點的自由度。(3求解模塊。在這個模塊里要施加載荷,包括:自身的重力、吊重、風載等,最后進行求解。4編寫命令流應注意的問題(1對Common section的Beam Tool中沒有的、非通用橫截面的定義問題。ANSYS提供有幾種通用截面供用戶選用,但有時不能滿足用戶的特殊需求,如塔機

7、標準節(jié)的主弦桿截面,見圖4和圖5。為此,必須采用創(chuàng)建截面(庫的方法,需要創(chuàng)建1個非通用橫截面,并創(chuàng)建1個用戶網(wǎng)格文件。具體方法是:首先創(chuàng)建1個主弦桿截面實體模型,然后利用SECWRITE命令(Main Menu_Preprocessor_ Sections-+一BeamWrite Sec Mesh將其保存,過程如下:1創(chuàng)建主弦桿截面的幾何模型(1個有一定厚度的板,與厚度大小無關;2對所有線設置單元份數(shù)或者單元最大尺寸(Main Menu-+Preprocessor-Meshing Size Controls-+ Lines-+Picked Lines或使用Mesh1;3選擇菜單Main Men

8、u-+Preprocessor-+Sec-tions-+Beam。Write Sec Mesh,彈出1個拾取窗口,圖4塔身標準節(jié)圖5主弦桿截面單擊Pick All拾取包含區(qū)格的所有面;4ANSYS自動在所有面上創(chuàng)建區(qū)格。在劃分網(wǎng)格時,ANSYS可能顯示單元形狀差的消息,也可以被忽略不顯示,但是總能看到一條消息“Unable to mesh area”。如果已經完成上述工作,清除所有面上的單元(Main Menu-+Preprocessor-+Meshing_ Clear-+Areas,重復第2,3,4步,即必須重新控制網(wǎng)格密度;5如果第4步成功,則彈出Write Section Library

9、File對話框,在File Name域填入1個未用過的SECT文件名,Drives域指定1個截面文件存放驅動器,Directories域指定1個截面文件存放目錄,然后單擊OK,完成用戶截面文件建立;6一旦完成上述工作,用戶可以在以后分析中讀取用戶網(wǎng)格文件,用SECREAD命令(Main Menu-+Preprocessor-+Sections_÷Beam一+Read Sect Mesh,定義成適當?shù)慕孛鍵D號,與通用粱的使用過程相同。如要檢查用戶截面,只需繪制截面(網(wǎng)格 一37二i娜a療d C,鋤xtlst/oo。二二I二”;工程機械。二j.I,一,ir第41卷2們。年3月+乏翟圖(

10、Main Menu-Preprocessor-÷.Sections+PloSection或者列表截面屬性(Main Menu-PreprocesSO廣+Sections-*List Sections。(2ANSYS的坐標系中是沒有量綱的,為避免出錯,在整個模型中使用統(tǒng)一的單位。(3注意梁在空間的安放位置是否與實際相同。在使用BEAMl88單元建模時,必須先定義截面形狀,而且必須指定1個方向點K,該單元的局部坐標方向用第三點K來表示,也就是在建立單元時,命令是E,.,K(E是建立單元的命令;,K為節(jié)點。x軸方向由,指向.,y軸方向是IK與U的矢量積的方向,XYZ是右手坐標系。注意,.,

11、K絕不可以在同一直線上。在形成的每個梁單元中都要生成1個方向節(jié)點(即額外節(jié)點,它是梁單元的組成部分,所以不能被刪除。方向點K可以每定義為1個單元選用1個,也可以先創(chuàng)建關鍵點K,在L命令創(chuàng)建線中不用定義K節(jié)點,而是使用命令LATT來引用截面并自動生成方向點,而后用LMESH劃分單元,完成梁的定義。采用命令流建模,每定義1個單元就要選用1個方向節(jié)點K。在使用命令E創(chuàng)建單元時,同一根梁定義在一起,選用同一方向節(jié)點。一根梁定義完成后,觀察其安放是否正確,及時修改。對于鋼管和拉桿,其截面沒有安放的方向,只要方向點K不在,.,所在的直線上即可,它們可以選用同一方向節(jié)點K。(4在編寫命令流時,對于各部分要單

12、獨建模調試,在都沒有錯誤的前提下再組裝塔機整體。由于各求解模塊所用的模型相同,可在GUI下進行求解。5實例塔機的實體模型與ANSYS分析接口技術是參數(shù)傳遞的過程,下面就以標準節(jié)的參數(shù)傳遞為例說明整機參數(shù)傳遞的過程。(1對標準節(jié)進行參數(shù)化,一種參數(shù)形成的標準節(jié)如圖6所示。(2初始化命令流,進行有限元模型的各種參數(shù)的設置。包括標題、文件名和一些物理屬性的設置。初始化設置主要是為了能夠實現(xiàn)每1個部件的單獨建模和調試,單獨調試完成之后,再生成整機的命令流,如圖7所示。初始化的主要程序代碼為:一38圖6參數(shù)化的標準節(jié)圖7命令流的初始化設置Dim ComdScream1Dim fso As New Fil

13、eSystemObjectDim file001As Stringfile001=”D:tower、ComdScream”&Textl.Text&”.txt”Set ComdScreaml=fso.CreateTextFile(flle00l-TmelComdScreaml.WriteLiBe”FINISH”Dim file003As Stringfile003=”/FILENAME.”&Text3.TextComdScream1.WriteLine file003按照同樣的方法設置單元類型,EX,PRXY, DENS及重力加速度。(3根據(jù)改變的參數(shù)編寫標準節(jié)的命令流,

14、下面為幾個主要函數(shù)。Dim fso As New FileSystemObject建立文件系統(tǒng)Set ComdScreaml=fso.OpenTextFile(”d:.鏟.txt”,遂第鍆卷2們。年3月。:篡二:二=:=:。蓋程機械一:=二=二:;DI蝣枷and Ca/culm/on”:=ForAppending,True以追加方式打開命令流文本文件strfile001=Adodcl.Recordsefl標準節(jié)高在參數(shù)數(shù)據(jù)庫中取出參數(shù)strfile002=Adodcl.Recordset!標準節(jié)寬在參數(shù)數(shù)據(jù)庫中取出參數(shù)Dim jiemian1As StringDim jiemian2As St

15、ringjiemian l=”area”&strfile003&”一”&strfile004 &”一”&strfile005&It l!&strfile006參數(shù)傳遞,jiemianl為自定義的界面文件名的參數(shù)jiemian2=”SECREAD,“&jiemianl&”7,"SECT, "D:tower、areadefine7,MESH”本句命令流的功能是讀取自定義界面ComdScream1.WriteLine jiemian2編寫命令流,讀取自定義界面通過這樣傳遞的方式,編寫生成標準節(jié)的節(jié)點、方向節(jié)點

16、和單元的命令流。將編寫好的塔機標準節(jié)的命令流,通過菜單上的file-'吁ead input from 導入的方式載入ANSYSl0.0后,可以得到如圖8所示的結果。打開實際形狀顯示功能(PLot CtrlStyle_size and Shape-*/ESHAPE設為ON,并且在菜單plot中選擇elements,就可以顯示ANSYS狀態(tài)下的實體模型圖。圖8標準節(jié)的有限元模型在參數(shù)傳遞過程中,有些參數(shù)還要進行一定的計算,如標準節(jié)的桿件。在編寫命令流時節(jié)點的位置是在截面的形心,截面的形心可以在ANSYS里讀取,通過計算得到節(jié)點的位置。參數(shù)化塔機的有限元模型,是由各個參數(shù)化部件的有限元模型整

17、合而成,其他參數(shù)化部件有限元模型的生成和標準節(jié)同理;完成所有部件的調試之后,就可以生成參數(shù)化塔機的有限元模型。生成參數(shù)化塔機的有限元模型后就可以進行整機的有限元分析,可以根據(jù)分析結果確定是否需要進行參數(shù)調整及優(yōu)化。參數(shù)調整或者重新輸入?yún)?shù)時,首先在Pro/E的二次開發(fā)環(huán)境下,輸入塔機的新參數(shù)后,再生成新的命令流,最后載入ANSYS即可重復分析過程。6結束語本文介紹了建立參數(shù)化塔機有限元模型過程中的接口技術,參數(shù)傳遞架起了塔機參數(shù)化設計和塔機有限元分析的一個橋梁,并使參數(shù)化設計和有限元分析構成了一個有機的系統(tǒng),快速生成參數(shù)化的有限元模型,提高設計效率,縮短產品開發(fā)周期。本設計思想也同樣可以運用于

18、其它工程機械的參數(shù)化設計及有限元分析系統(tǒng)的開發(fā)中。參考文獻f1王良文,王雷.塔式起重機參數(shù)化設計【J】.工程機械, 2008(12:2l一25.【2】趙偉,王良文,徐中明,等.塔式起重機整體結構有限元分析【J】-機械與電子,2006(10:6770.【3】張立新,許長航.ANSYS7.0基礎教程M】.北京:機械工業(yè)出版社,2004:20.46.【4】陳曉霞.ANSYS7.0高級分析【M】.北京:機械工業(yè)出版社,2004:278336.【5】周寧.ANSYS/APDL高級工程應用實例分析與二次開發(fā)【M】.北京:中國水利水電出版社,2007:10-287.通信地址:河南鄭州鄭州輕工業(yè)學院機電工程學院1450002(收稿日期:2009-0921 一39參數(shù)化塔機模型有限元分析中的接口技術 作者: 作者單位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期: 王良文, 王雷, 趙北辰, 郭志強, 潘春梅 王良文,郭志強,潘春梅(鄭州

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