耦合場(chǎng)分析ANSYS課件

1、耦合場(chǎng)分析（ANSYS） 第一章 引言:有限元分析與ANSYS第二章 耦合場(chǎng)分析簡(jiǎn)介第三章 順序耦合場(chǎng)分析第四章 順序耦合場(chǎng)分析第五章 熱-應(yīng)力分析第六章 APDL 基礎(chǔ)第七章ANSYS常識(shí)耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒目錄第 一 章引言：有限元分析與ANSYS耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒A. 什么是有限元分析？B. 關(guān)于ANSYSC. 關(guān)于ANSYS公司一、引言：有限元分析與ANSYS耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒有限元分析是一種模擬設(shè)計(jì)荷載條件，并且確定在荷載條件下的設(shè)計(jì)響應(yīng)的方法。它是用被稱之為“單元”的離散的塊體來(lái)模擬設(shè)計(jì)。每一個(gè)單元都有確定的方程來(lái)描述在一定荷載下的響應(yīng)。模型中所有單元響

2、應(yīng)的“和”給出了設(shè)計(jì)的總體響應(yīng)。單元中未知量的個(gè)數(shù)是有限的，因此稱為“有限單元”。Historical NoteThe finite element method of structural analysis was created by academic and industrial researchers during the 1950s and 1960s.The underlying theory is over 100 years old, and was the basis for pen-and-paper calculations in the evaluation of su

3、spension bridges and steam boilers.A.什么是有限元分析?耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒這種包含有限個(gè)未知量的有限單元模型，只能近似具有無(wú)限未知量的實(shí)際系統(tǒng)的響應(yīng)。所以問(wèn)題是：怎樣才能達(dá)到最好的“近似”？實(shí)際系統(tǒng)有限元模型然而，對(duì)該問(wèn)題還沒(méi)有一個(gè)容易的解決方案。這完全依賴于你所模擬的對(duì)象和模擬所采用的方式。但是，我們將盡力通過(guò)這次培訓(xùn)為你提供指南。A.什么是有限元分析?耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒為什么需要有限元分析？減少模型試驗(yàn)的數(shù)量計(jì)算機(jī)模擬容許對(duì)大量的假設(shè)情況進(jìn)行快速有效的試驗(yàn)。模擬不適合在原型上試驗(yàn)的設(shè)計(jì)。例如：器官移植，比如人造膝蓋。概要:節(jié)省費(fèi)用節(jié)省

4、時(shí)間 縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間!創(chuàng)造出更可靠、高品質(zhì)的設(shè)計(jì)A.什么是有限元分析?耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒ANSYS是一個(gè)完整的FEA軟件包，它適合世界范圍各個(gè)工程領(lǐng)域的工程師們使用: 結(jié)構(gòu)分析熱分析流體分析，包括CFD（計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)）電 / 靜電場(chǎng)分析電磁場(chǎng)分析ANSYS在部分工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用如下：航空航天汽車工業(yè)生物醫(yī)學(xué)橋梁、建筑電子產(chǎn)品重型機(jī)械微機(jī)電系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)器械B.關(guān)于ANSYS耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒ANSYS/Multiphysics 是ANSYS產(chǎn)品的“旗艦”，它包括所有工程學(xué)科的所有性能ANSYS/Multiphysics有三個(gè)主要的組成產(chǎn)品ANSYS/Mechanical -

5、ANSYS/機(jī)械-結(jié)構(gòu)及熱ANSYS/Emag -ANSYS電磁學(xué)ANSYS/FLOTRAN - ANSYS計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)其它產(chǎn)品:ANSYS/LS-DYNA -高度非線性結(jié)構(gòu)問(wèn)題DesignSpace CAD環(huán)境下，適合快速分析容易使用的設(shè)計(jì)和分析工具ANSYS/ProFEA Pro/ENGINEER的ANSYS 分析接口。B.關(guān)于ANSYS耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒ANSYS/StructuralANSYS/ProfessionalANSYS/ProFEADesignSpaceANSYS/EDANSYS/UniversityANSYS/PrepPostANSYS/ Multiphysic

6、sANSYS/ FLOTRANANSYS/EmagANSYS/LS-DYNAANSYS/MechanicalB.關(guān)于ANSYS耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒超彈密封結(jié)構(gòu)分析用于確定變形、應(yīng)變、應(yīng)力及反力。 靜力分析用于靜態(tài)荷載.可以考慮結(jié)構(gòu)的線性及非線性行為，例如：大變形、大應(yīng)變、應(yīng)力剛化、接觸、塑性、超彈及蠕變等.B.關(guān)于ANSYS耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒動(dòng)力分析包括質(zhì)量和阻尼效應(yīng)。模態(tài)分析，用于計(jì)算固有頻率和振型。諧響應(yīng)分析，用于確定結(jié)構(gòu)對(duì)正弦變化的已知幅值和頻率載荷的響應(yīng)。瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，用于確定結(jié)構(gòu)對(duì)隨時(shí)間任意變化載荷的響應(yīng)，可以考慮與靜力分析相同的結(jié)構(gòu)非線性行為。其它結(jié)構(gòu)功能譜分析

7、隨機(jī)振動(dòng)特征值屈曲子區(qū)模型耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒B.關(guān)于ANSYSJanuary 30, 2001Inventory #0014412-13用ANSYS/LS-DYNA進(jìn)行顯示動(dòng)力分析模擬以慣性力為主的大變形分析。用于模擬沖擊、碰撞、快速成形等。耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒B.關(guān)于ANSYS熱分析熱分析用于確定物體中的溫度分布。熱分析考慮的物理量是：熱量的獲取和損失、熱梯度、熱通量?？赡M三種熱傳遞方式：熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射。穩(wěn)態(tài)分析忽略時(shí)間效應(yīng)瞬態(tài)分析確定以時(shí)間為函數(shù)的溫度值等?？赡M相變（熔化及凝固）耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒B.關(guān)于ANSYS電磁分析電磁分析用于計(jì)算電磁裝置中的

8、磁場(chǎng)靜態(tài)磁場(chǎng)及低頻電磁場(chǎng)分析模擬由直流電源，低頻交流電或低頻瞬時(shí)信號(hào)引起的磁場(chǎng)。例如：螺線管制動(dòng)器、電動(dòng)機(jī)、變壓器磁場(chǎng)分析中考慮的物理量是：磁通量密度、磁場(chǎng)密度、磁力和磁力矩、阻抗、電感、渦流、能耗及磁通量泄漏等。耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒B.關(guān)于ANSYSJanuary 30, 2001Inventory #0014412-16高頻電磁場(chǎng)分析模擬電磁波的傳播裝置例如：微波及RF無(wú)源組件、波導(dǎo)、同軸連接器。電磁場(chǎng)分析中考慮的物理量是：S-參數(shù)、Q-因子、反射波損耗、電介質(zhì)及傳導(dǎo)損耗同軸電纜中的電場(chǎng) (EFSUM) 耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒B.關(guān)于ANSYS靜電學(xué)計(jì)算由電壓或電荷激發(fā)引起的

9、電場(chǎng)。例如：高壓裝置，微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS），傳輸線。典型的物理量是：電場(chǎng)強(qiáng)度和電容。電流傳導(dǎo)計(jì)算在一定電壓下的導(dǎo)體的電流電路耦合電磁裝置與電路的耦合耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒B.關(guān)于ANSYS電磁分析類型:靜態(tài)磁場(chǎng)分析用于計(jì)算由直流電(DC)或永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)。交變磁場(chǎng)分析用于計(jì)算由交流電(AC)產(chǎn)生的磁場(chǎng)瞬態(tài)磁場(chǎng)分析用于計(jì)算隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)。耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒B.關(guān)于ANSYS計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)用于確定流體中的流動(dòng)狀態(tài)和溫度。ANSYS/FLOTRAN能模擬層流和湍流，可壓縮和不可壓縮流體，以及多組份流。應(yīng)用：航空航天，電子元件封裝，汽車設(shè)計(jì)。典型的物理量是：速度，壓力，

10、溫度，對(duì)流換熱系數(shù)。耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒B.關(guān)于ANSYS聲學(xué)分析用于模擬流體介質(zhì)和周圍固體的相互作用。例如：揚(yáng)聲器，汽車內(nèi)部，聲納典型的物理量是：壓力分布、位移和自振頻率。容器內(nèi)流體分析模擬容器內(nèi)的非流動(dòng)流體的影響，確定由于晃動(dòng)引起的靜水壓力。例如：油罐，其它液體容器熱和質(zhì)量的傳輸在兩點(diǎn)之間質(zhì)量傳輸（如在一個(gè)管子中）產(chǎn)生的熱量計(jì)算由一個(gè)一維單元完成耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒B.關(guān)于ANSYS雙金屬片受熱變形耦合場(chǎng)分析考慮兩個(gè)或多個(gè)物理場(chǎng)之間的相互作用。因?yàn)閮蓚€(gè)物理場(chǎng)之間相互影響，所以單獨(dú)求解一個(gè)物理場(chǎng)是不可能的。因此你需要一個(gè)能夠?qū)蓚€(gè)物理場(chǎng)組合到一起求解的分析軟件。例如：熱-應(yīng)力

11、分析壓電分析（電場(chǎng)和結(jié)構(gòu)）聲學(xué)分析（流體和結(jié)構(gòu)）熱-電分析感應(yīng)加熱（磁場(chǎng)和熱）靜電-結(jié)構(gòu)分析耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒B.關(guān)于ANSYSANSYS公司ANSYS產(chǎn)品家族的開(kāi)發(fā)者總部位于Canonsburg, PA - USA （匹茲堡南部）C.關(guān)于ANSYS公司耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒January 30, 2001Inventory #0014412-23ANSYS支持銷售商(ASDs) ANSYS銷售及支持網(wǎng)絡(luò)全世界超過(guò)75家辦事處 地區(qū)級(jí)專家咨詢及培訓(xùn)C.關(guān)于ANSYS公司耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒ANSYS 支持管理 (ASC)在您公司站點(diǎn)與ANSYS聯(lián)系A(chǔ)NSYS通信的焦點(diǎn)；

12、軟件更新、錯(cuò)誤提示、時(shí)事通訊和其它郵件形式。如果您需要更多有關(guān)ANSYS及其公司的信息，請(qǐng)查看：.cn 在線文檔資料其它ANSYS培訓(xùn)手冊(cè)C.關(guān)于ANSYS公司耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒第 二 章耦合場(chǎng)分析簡(jiǎn)介耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒耦合場(chǎng)分析簡(jiǎn)介 耦合場(chǎng)分析的定義 耦合場(chǎng)分析是指在有限元分析的過(guò)程中考慮了兩種或者多種工程學(xué)科物理場(chǎng)的交叉作用和相互影響耦合。例如，壓電分析考慮了結(jié)構(gòu)和電場(chǎng)的相互作用，它主要解決由于所施加的位移載荷引起的電壓分布問(wèn)題，反之亦然；其他的耦合場(chǎng)分析還有熱-應(yīng)力耦合分析、熱-電耦合分析、流體-結(jié)構(gòu)耦合分析、磁-熱耦合分析和磁-結(jié)構(gòu)耦合分

13、析等等。耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒耦合場(chǎng)分析的類型 耦合場(chǎng)分析的過(guò)程取決于所需解決的問(wèn)題是由哪些場(chǎng)的耦合作用，但是耦合場(chǎng)的分析最終可歸結(jié)為兩種不同的方法“序貫耦合方法和直接耦合方法”：序貫耦合解法是按照順序進(jìn)行兩次或更多次的相關(guān)場(chǎng)分析，它是通過(guò)把第一次場(chǎng)分析的結(jié)果作為第二次場(chǎng)分析的載荷來(lái)實(shí)現(xiàn)兩種場(chǎng)的耦合的，例如序貫熱-應(yīng)力耦合分析是將熱分析得到的節(jié)點(diǎn)溫度作為體力載荷施加在后序的應(yīng)力分析中來(lái)實(shí)現(xiàn)耦合的；直接耦合解法利用包含所有必須自由度的耦合單元類型，僅僅通過(guò)一次求解就能得出耦合場(chǎng)分析結(jié)果。在這種情形下耦合是通過(guò)計(jì)算包含所有必須項(xiàng)的單元矩陣或單元載荷向量來(lái)實(shí)現(xiàn)的，例如利用單元SOLID5、PL

14、ANE13或SOLID98可直接進(jìn)行壓電分析。耦合場(chǎng)分析簡(jiǎn)介耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒直接耦合解法或序貫耦合解法的用途 對(duì)于不存在高度非線性相互作用的情形，序貫耦合解法更為有效和方便，因?yàn)槲覀兛梢元?dú)立的進(jìn)行兩種場(chǎng)的分析。例如對(duì)于序貫熱-應(yīng)力耦合分析可以先進(jìn)行非線性瞬態(tài)熱分析，再進(jìn)行線性靜態(tài)應(yīng)力分析，而后我們可以用熱分析中任意載荷步或時(shí)間點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)溫度作為載荷進(jìn)行應(yīng)力分析，這里耦合是一個(gè)循環(huán)過(guò)程，其中迭代在兩個(gè)物理場(chǎng)之間進(jìn)行、直到結(jié)果收斂到所需要的精度； 直接耦合解法在解決耦合場(chǎng)相互作用具有高度非線性時(shí)更具優(yōu)勢(shì)，并且可利用耦合公式一次性得到最好的計(jì)算結(jié)果。直接耦合解法的例子很多，壓電分析伴隨流體

15、流動(dòng)的熱傳導(dǎo)問(wèn)題以及電路-電磁場(chǎng)耦合分析求解這類耦合場(chǎng)相互作用問(wèn)題都有專門的單元供直接選用 。耦合場(chǎng)分析簡(jiǎn)介耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒單位制 在ANSYS中應(yīng)確保你所輸入所有數(shù)據(jù)單位制的統(tǒng)一?？梢允褂萌魏螁挝恢啤?duì)電磁場(chǎng)分析，參見(jiàn)ANSYS Commands Reference中EMUNIT命令對(duì)于自由空間中磁導(dǎo)率和介電常數(shù)設(shè)定的更多信息。 對(duì)微電機(jī)械系統(tǒng)（MEMS），用更合適的單位制建立模型會(huì)更加方便，因?yàn)镸EMS部件通常大小為幾微米。為方便，表1-1到1-8列出從標(biāo)準(zhǔn)的MKS轉(zhuǎn)換到MKSV 及MSVfA及的轉(zhuǎn)換系數(shù)。耦合場(chǎng)分析簡(jiǎn)介耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒力學(xué)參數(shù)MKS 單位量綱乘以此

16、數(shù)獲得MKSv單位量綱長(zhǎng)度mM106mm力N(kg)(m)/(s)2106N(kg)(m)/(s)2時(shí)間sS1ss質(zhì)量kgkg1kgkg壓力Pa(kg)/(m)(s)210-6MPa(kg)/(m)(s)2速度m/sm/s106m/sm/s加速度m/(s)2m/(s)2106m/(s)2m/(s)2密度kg/(m)3kg/(m)310-18kg/(m)3kg/(m)3應(yīng)力Pakg/(m)(s)210-6MPakg/(m)(s)2楊氏模量Pakg/(m)(s)210-6MPakg/(m)(s)2功率W(kg)(m)2/(s)31012pW(kg)(m)2/(s)3力學(xué)從MKS到uMKSV的轉(zhuǎn)換系

17、數(shù)耦合場(chǎng)分析簡(jiǎn)介耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒熱學(xué)從MKS到uMKSV的轉(zhuǎn)換系數(shù)熱參數(shù)MKS 單位量綱乘以此數(shù)獲得MKSv 單位量綱導(dǎo)熱系數(shù)W/mK(kg)(m)/(K)(s)3106pW/(m)( K)(kg)(m)/( K)(s)3熱通量W/(m)2kg/(s)31pW/(m)2kg/(s)3比熱J/(kg)( K)(m)2/(K)(s)21012pJ/(kg)( K)(m)2/(K)(s)2熱流W(kg)(m)2/(s)31012pW(kg)(m)2/(s)3單位體積的熱生成W/m3(kg)/(m)(s)310-6pW/(m)3kg/(m)(s)3對(duì)流系數(shù)W/(m)2Kkg/(s)21pW

18、/(m)2Kkg/(s)2動(dòng)力粘度kg/(m)(s)Kg/(m)(s)10-6kg/(m)(s)kg/(m)(s)運(yùn)動(dòng)粘度(m)2/s(m)2/s1012(m)2/s(m)2/s耦合場(chǎng)分析簡(jiǎn)介耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒電學(xué)參數(shù)MKS 單位量綱乘以此數(shù)獲得MKSv 單位量綱電流AA1012pApA電壓V(kg)(m)2/(A)(s)31V(kg)(m)2/(pA)(s)3電荷C(A)(s)1012pC(pA)(s)電導(dǎo)率S/m(A)2(s)3/(kg)(m)3106pS/m(pA)2(s)3/(kg)(m)3電阻率m(Kg)(m3/(A)2(s)310-6Tm(kg)(m)3/(pA)2(s)

19、3介電常數(shù)1F/m(A)2(s)4/(kg)(m)3106pF/m(pA)2(s)2/(kg)(m)3能量J(kg)(m)2/(s)21012pJ(kg)(m)2/(s)2電容F(A)2(s)4/(kg)(m)21012pF(pA)2(s)4/(kg)(m)2電場(chǎng)V/m(kg)(m)/(s)3(A)10-6V/m(kg)(m)/(s)3(pA)電通量密度C/(m)2(A)(s)/(m)21pC/(m)2(pA)(s)/(m)2電學(xué)從MKS到uMKSV的轉(zhuǎn)換系數(shù)耦合場(chǎng)分析簡(jiǎn)介第 三章順序耦合場(chǎng)分析耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒什么是順序多場(chǎng)耦合 順序多場(chǎng)耦合是指將不同工

20、程領(lǐng)域多個(gè)相互作用的綜合分析，求解一個(gè)完整的工程問(wèn)題。為了方便，本章把與一個(gè)工程學(xué)科求解分析相聯(lián)系的過(guò)程叫做一個(gè)物理分析。當(dāng)一個(gè)物理分析的輸入依賴于另一個(gè)分析的結(jié)果，那么這些分析是耦合的。 有些情況只使用“單向”耦合。例如計(jì)算流過(guò)水泥墻的流場(chǎng)提供了對(duì)墻壁進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析的壓力載荷。壓力引起墻的變形，反過(guò)來(lái)又會(huì)影響墻周圍流場(chǎng)的幾何形狀。實(shí)際上流場(chǎng)的幾何形狀變化很小，可以忽略不計(jì)。因此就沒(méi)必要再返回來(lái)計(jì)算變形后的流場(chǎng)。當(dāng)然在此分析中，流體單元用于求解流場(chǎng)，結(jié)構(gòu)單元用于計(jì)算應(yīng)力和變形。順序耦合場(chǎng)分析耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒什么是順序多場(chǎng)耦合 一個(gè)較復(fù)雜的情況是感應(yīng)加熱問(wèn)題，交流電磁場(chǎng)分析計(jì)算出焦耳熱

21、生成的數(shù)據(jù)，瞬態(tài)熱分析用于預(yù)測(cè)時(shí)間相關(guān)的溫度解。但在兩個(gè)物理分析中材料的性能都是隨溫度明顯變化的，造成感應(yīng)熱問(wèn)題求解的復(fù)雜性。這就需要兩種物理分析的反復(fù)進(jìn)行。 順序耦合是指多個(gè)物理分析一個(gè)一個(gè)按順序分析。第一個(gè)物理分析的結(jié)果作為第二個(gè)物理分析的載荷。如果分析是完全耦合的，那么第二個(gè)物理分析的結(jié)果又會(huì)影響第一個(gè)物理分析的輸入。順序耦合場(chǎng)分析耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒什么是順序多場(chǎng)耦合 全部載何可分為以下兩類：基本物理載荷，不是其它物理分析的函數(shù)，這種載荷也叫名義邊界條件；耦合載荷，是其它物理分析的結(jié)果。順序耦合場(chǎng)分析耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒什么是順序多場(chǎng)耦合典型ANSYS順序耦合分析應(yīng)用包

22、括：熱應(yīng)力感應(yīng)加熱感應(yīng)攪拌穩(wěn)態(tài)流體結(jié)構(gòu)耦合磁結(jié)構(gòu)耦合靜電結(jié)構(gòu)耦合電流傳導(dǎo)靜磁 ANSYS程序能夠使用一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)文件進(jìn)行多物理耦合分析，使用同一個(gè)有限元模型。而這些單元所代表的物理意義在不同的物理分析中是不同的，這就用到物理環(huán)境的概念。順序耦合場(chǎng)分析耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒什么是物理環(huán)境？ ANSYS程序使用物理環(huán)境的概念進(jìn)行順序耦合場(chǎng)分析。可以將所有的操作參數(shù)及某一物理分析選項(xiàng)全部寫入一個(gè)物理環(huán)境文件。它是一個(gè)ASCII文件，用以下方法創(chuàng)建：Command: PHYSICS, WRITE, TITLE, FILENAME, EXT, DIRGUI: Main Manu: Preproces

23、sorPhysics EnvironMain Manu: SolutionPhysics Environ 針對(duì)一個(gè)具體的工作名可以定義多達(dá)9個(gè)物理環(huán)境。在physics命令中可為每一個(gè)物理環(huán)境定義一個(gè)唯一的標(biāo)題。順序耦合場(chǎng)分析耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒什么是物理環(huán)境？ ANSYS為每一個(gè)物理環(huán)境指定唯一的編號(hào)并作為物理環(huán)境文件擴(kuò)展名的一部分。建議使用標(biāo)題描述分析的物理環(huán)境。這個(gè)標(biāo)題應(yīng)該與在/Title命令中（Utility MenuFileCreate Title）設(shè)定的標(biāo)題區(qū)分開(kāi)。 Physics, Write命令創(chuàng)建物理環(huán)境文件（例如Jobname, PH1）,并將ANSYS數(shù)據(jù)庫(kù)中的如

24、下信息寫入這個(gè)文件：順序耦合場(chǎng)分析耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒什么是物理環(huán)境？單元類型及KEYOPT設(shè)定；實(shí)常數(shù)；材料屬性；單元坐標(biāo)系求解分析選項(xiàng)；載荷步選項(xiàng)；約束方程；耦合節(jié)點(diǎn)集；施加的邊界條件和載荷；GUI過(guò)濾設(shè)置；分析標(biāo)題（/TITLE）；順序耦合場(chǎng)分析耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒什么是物理環(huán)境？ 使用PHYSICS，READ命令(Main MenuPrepreccssorPhysicsEnvironread)讀取一個(gè)物理環(huán)境文件。 使用寫入此物理環(huán)境文件時(shí)使用的文件名或標(biāo)題（標(biāo)題在物理環(huán)境文件的開(kāi)頭）。在讀入物理環(huán)境以前，ANSYS程序?qū)⑶宄龜?shù)據(jù)庫(kù)中所有的邊界條件，載荷，節(jié)點(diǎn)耦合，材料

25、屬性，分析選項(xiàng)，約束方程。順序耦合場(chǎng)分析耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒一般分析步驟 進(jìn)行順序耦合場(chǎng)分析可使用間接法或物理環(huán)境法。 對(duì)于間接方法，使用不同的數(shù)據(jù)庫(kù)和結(jié)果文件，圖31為用間接方法的典型順序耦合分析數(shù)據(jù)流程圖。每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)包含合適的實(shí)體模型，單元，載荷等?？梢园岩粋€(gè)結(jié)果文件讀入到另一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中。但單元和節(jié)點(diǎn)編號(hào)在數(shù)據(jù)庫(kù)和結(jié)果文件中必須是一致的。順序耦合場(chǎng)分析耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒順序耦合場(chǎng)分析圖31間接法順序耦合分析數(shù)據(jù)流程圖耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒一般分析步驟 圖32為物理環(huán)境方法的數(shù)據(jù)流程圖，對(duì)于這種方法，整個(gè)模型使用一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)中必須包含所有物理分析所需的節(jié)點(diǎn)和單元

26、。對(duì)于每個(gè)單元或?qū)嶓w模型圖元，必須定義一套屬性編號(hào)，包括單元類型號(hào)，材料編號(hào)，實(shí)常數(shù)編號(hào)及單元坐標(biāo)系編號(hào)。所有這些編號(hào)在所有物理分析中是不變的。但在每個(gè)物理環(huán)境中，每個(gè)編號(hào)對(duì)應(yīng)的實(shí)際的屬性是不同的，例如實(shí)常數(shù)和單元類型。模型中的某一區(qū)域在某一個(gè)物理環(huán)境中，可以是無(wú)效的，本章后面將詳細(xì)解釋。順序耦合場(chǎng)分析耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒順序耦合場(chǎng)分析圖32使用物理環(huán)境順序耦合場(chǎng)分析數(shù)據(jù)流程第 四章直接耦合場(chǎng)分析耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒什么是直接耦合場(chǎng)分析 在直接耦合場(chǎng)分析中，只需用耦合場(chǎng)單元進(jìn)行一次分析。表4-1具有耦合場(chǎng)分析能力的單元直接耦合場(chǎng)分析單元名稱描述SOL

27、ID5耦合場(chǎng)六面體PLANE13耦合場(chǎng)四邊形FLUID29聲學(xué)四邊形FLUID30聲學(xué)六面體CONTAC482-D 點(diǎn)對(duì)面接觸CONTAC493-D 點(diǎn)對(duì)面接觸CONTA1712-D面對(duì)面接觸CONTA1722-D面對(duì)面接觸CONTA1733-D面對(duì)面接觸CONTA1743-D面對(duì)面接觸SOLID623-D 磁結(jié)構(gòu)單元FLUID116 熱流體管道單元PLANE67熱電四邊形單元LINK68熱電線單元SOLID69熱電六面體單元SOLID98耦合場(chǎng)四面體單元CIRCU124通用電路單元SHELL157熱電殼單元TRANS126機(jī)-電換能器有限元模型可以混合一些帶有VOLT自由度的耦合場(chǎng)單元，要保

28、證相容性，單元必須有相同的支反力耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒 什么是直接耦合場(chǎng)分析 耦合場(chǎng)單元包含所有必要的自由度，通過(guò)計(jì)算適當(dāng)?shù)膯卧仃嚕ň仃囻詈希┗蚴菃卧d荷矢量（載荷矢量耦合）來(lái)實(shí)現(xiàn)場(chǎng)的耦合。在用矩陣耦合方法計(jì)算的線性問(wèn)題中，通過(guò)一次迭代即可完成耦合場(chǎng)相互作用的計(jì)算，而載荷矢量耦合方法在完成一次耦合響應(yīng)中至少需要二次迭代。對(duì)于非線性問(wèn)題，矩陣方法和載荷矢量耦合方法均需迭代。 表4-2給出了ANSYS/Multiphysics產(chǎn)品用于直接方法時(shí)所支持的不同類型的耦合場(chǎng)分析，以及每種類型所需要的耦合類型。想進(jìn)一步了解有關(guān)矩陣和載荷矢量耦合請(qǐng)參閱ANSYS Theory Reference。A

29、NSYS/Professional軟件包只支持熱電直接耦合ANSYS/Emag軟件包只支持電磁場(chǎng)和電磁電路直接耦合。直接耦合場(chǎng)分析耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒直接耦合場(chǎng)分析分析類型耦合方法熱結(jié)構(gòu)載荷矢量 (如使用了接觸單元?jiǎng)t為矩陣) 磁結(jié)構(gòu)載荷矢量電磁矩陣電磁熱結(jié)構(gòu)載荷矢量電磁熱載荷矢量壓電矩陣熱壓力矩陣和載荷矢量速度溫度壓力矩陣壓力結(jié)構(gòu) (聲學(xué)) 矩陣熱電載荷矢量磁熱載荷矢量靜電結(jié)構(gòu)載荷矢量電磁電路矩陣電結(jié)構(gòu)電路矩陣表4-2直接耦合場(chǎng)分析中用到的耦合方法注意在子結(jié)構(gòu)分析中使用載荷矢量耦合方法的耦合場(chǎng)單元無(wú)效。在生成子結(jié)構(gòu)的過(guò)程中，迭代解無(wú)效，所以，ANSYS程序忽略所有的載荷矢量和反饋耦合效

30、應(yīng)。因?yàn)橛袝r(shí)載荷矢量耦合場(chǎng)單元的非線性行為可能很嚴(yán)重，故需要用到預(yù)測(cè)器和線性搜索選項(xiàng)以加強(qiáng)收斂。ANSYS Structural Analysis Guide中的8介紹了這些選項(xiàng)。 耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒熱電分析 在ANSYS/Multiphysics和ANSYS/Professional軟件包中提供熱電分析功能，即計(jì)算導(dǎo)體中由于直流電(DC)帶來(lái)的焦耳熱所造成的溫度分布。典型應(yīng)用為加熱線圈、保險(xiǎn)絲和電子部件。 進(jìn)行熱電分析需要用到下列單元類型：LINK68耦合熱電線單元PLANE67耦合熱電四邊形單元SOLID69耦合熱電六面體單元SOLID5耦合場(chǎng)六面體單元SOLID98耦合場(chǎng)四面體

31、單元SHELL157耦合熱電殼單元直接耦合場(chǎng)分析耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒熱電分析 注意要點(diǎn)：耦合場(chǎng)分析既可以是穩(wěn)態(tài)的，也可是瞬態(tài)的，其步驟與穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)熱分析基本一樣(參見(jiàn)ANSYS Thermal Analysis Guide)。 應(yīng)注意以下要點(diǎn)：瞬態(tài)分析僅考慮到瞬態(tài)熱效應(yīng)，而忽略電容和電感等瞬態(tài)電效應(yīng)。必須定義電阻率(RSVX)和熱傳導(dǎo)率(KXX)，它們可以是常數(shù)，也可與溫度相關(guān)。直接耦合場(chǎng)分析第 五 章熱-應(yīng)力分析耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒本章簡(jiǎn)要描述如何作熱-應(yīng)力分析.目的有兩個(gè):向用戶展示在應(yīng)力分析中如何施加熱載荷向用戶介紹耦合分析.主要包括以下主題:A. 概述B. 順序耦合C.

32、直接耦合D. 專題討論耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒熱-應(yīng)力分析熱應(yīng)力的產(chǎn)生結(jié)構(gòu)受熱或變冷時(shí)，由于熱脹冷縮產(chǎn)生變形.若變形受到某些限制如位移受到約束或施加相反的力則在結(jié)構(gòu)中 產(chǎn)生熱應(yīng)力.產(chǎn)生熱應(yīng)力的另一個(gè)原因是由于材料不同而形成的不均勻變形(如, 不同的熱膨脹系數(shù)). 約束產(chǎn)生 熱 應(yīng)力材料不同產(chǎn)生熱應(yīng)力耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒A.概述在ANSYS中解決熱-應(yīng)力問(wèn)題的方法有兩種。兩種方法各有長(zhǎng)處。順序耦合傳統(tǒng)方法使用兩種單元類型，將熱分析的結(jié)果做為結(jié)構(gòu)溫度載荷當(dāng)運(yùn)行很多熱瞬態(tài)時(shí)間點(diǎn)但結(jié)構(gòu)時(shí)間點(diǎn)很少時(shí)效率較高可以很容易地用輸入文件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)處理直接新方法使用一種單元類型就能求解兩種物理問(wèn)題熱問(wèn)題

33、和結(jié)構(gòu)現(xiàn)象之間可實(shí)現(xiàn)真正的耦合在某些分析中可能耗費(fèi)過(guò)多的時(shí)間耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒A.概述順序耦合涉及兩種分析:1.首先做一個(gè)穩(wěn)態(tài) (或瞬態(tài)) 熱分析建立熱單元模型施加熱載荷求解并查看結(jié)果2.然后做靜力結(jié)構(gòu)分析把單元類型轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)單元.定義包括熱膨脹系數(shù)在內(nèi)的結(jié)構(gòu)材料屬性.施加包括從熱分析得到的溫度在內(nèi)的結(jié)構(gòu)載荷求解并查看結(jié)果熱分析結(jié)構(gòu)分析jobname.rthjobname.rst溫度耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒A.概述1.熱分析該過(guò)程在前面已有描述.2.結(jié)構(gòu)分析a)返回到 PREP7，把熱單元類型轉(zhuǎn)換成結(jié)構(gòu)類型.Preprocessor Element Type Switch Ele

34、m Type或用 ETCHG 命令注意: 轉(zhuǎn)換單元類型時(shí)，將把所有的單元選項(xiàng)重新設(shè)置回它們?cè)瓉?lái)的缺省設(shè)置. 例如, 若用戶在熱分析中使用的是2-D軸對(duì)稱單元，則需要在轉(zhuǎn)換后重新指定軸對(duì)稱選項(xiàng). 因此,一定要確保設(shè)置正確的單元選項(xiàng) :Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete Options 或使用 ETLIST 和 KEYOPT 命令耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒B.順序耦合b)定義結(jié)構(gòu)的材料屬性 (EX,等.), 包括熱膨脹系數(shù) (ALPX). (若使用的是ANSYS提供的材料庫(kù)，材料 的熱屬性和結(jié)構(gòu)屬性均已定義，該步可以省略.)注意: 如果沒(méi)有定義 A

35、LPX或?qū)⒃擁?xiàng)設(shè)置為0，則不能計(jì)算熱應(yīng)變. 用戶可以使用該項(xiàng)技巧 “關(guān)閉” 溫度的影響!c)指定靜力分析類型. 該步僅在熱分析類型為瞬態(tài)時(shí)使用Solution -Analysis Type- New Analysis或使用 ANTYPE 命令 耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒B.順序耦合d)施加結(jié)構(gòu)載荷并把溫度作為載荷的一部分. Solution -Loads- Apply -Structural- Temperature From Therm Analy或使用 LDREAD 命令e)求解.f) 查看應(yīng)力結(jié)果.耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒B.順序耦合直接耦合 通常只涉及用 耦合單元 的分析，該單元

36、包括必要的自由度. 1.首先用以下耦合單元之一建立模型并劃分網(wǎng)格PLANE13 (板實(shí)體單元)SOLID5 (六面體單元)SOLID98 (四面體單元tetrahedron).在模型上施加結(jié)構(gòu)載荷、熱載荷及約束.求解并查看熱分析結(jié)果和結(jié)構(gòu)分析結(jié)果.合并的熱分析結(jié)構(gòu)分析jobname.rst耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒C.直接耦合順序耦合對(duì)不是高度非線性的耦合情況, 順序方法更有效，更靈活，因?yàn)榭梢韵嗷オ?dú)立地執(zhí)行兩種分析. 在順序熱-應(yīng)力分析中，例如，在非線性瞬態(tài)熱分析之后可以緊接著進(jìn)行線性靜力分析. 然后可以 把熱分析中任意荷載步或時(shí)間點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)溫度作為應(yīng)力分析的載荷. 直接耦合對(duì)耦合場(chǎng)的相互作

37、用是高度非線性的情況，直接方法優(yōu)先，并且該方法在用耦合公式單一求解時(shí)是最好的 直接耦合的例子包括壓電分析, 有流體流動(dòng)的共軛傳熱問(wèn)題及電路電磁分析耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒D.順序耦合和直接耦合比較第 六 章APDL 基礎(chǔ)耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒UIDL、 APDL、 UPF三類二次開(kāi)發(fā)方法重點(diǎn)介紹APDL。APDL 是 ANSYS 參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言的 的縮寫,它是一種允許使用參數(shù)并能完成一系列任務(wù)的強(qiáng)大的程序語(yǔ)言。使用 APDL, 您可以:用參數(shù)而不是用數(shù)值輸入模型尺寸，材料類型等。從 ANSYS 數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取信息, 比如節(jié)點(diǎn)位置或最大應(yīng)力。在參數(shù)中進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，包括矢量和矩陣運(yùn)算。把常

38、用的命令或宏定義成縮寫形式。建立一個(gè)宏使用if-then-else分支和do循環(huán)等來(lái)執(zhí)行一系列任務(wù)。耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒概述這一章的目的是向您介紹APDL的基本功能使您能夠:定義并使用標(biāo)量參數(shù)從 ANSYS 數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取信息您可以從在線幫助的APDL手冊(cè)中獲得更多的信息。我們將就以下問(wèn)題展開(kāi)討論:A. 定義參數(shù)B. 利用參數(shù)C. 獲取數(shù)據(jù)庫(kù)信息D. 數(shù)組參數(shù)E. 宏基礎(chǔ)F. APDL綜合實(shí)例耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒概述January 30, 2001Inventory #00144112-65用以下格式定義參數(shù)Name=Value可以在輸入窗口或標(biāo)量參數(shù)對(duì)話框中輸入 (Utilit

39、y Menu Parameters Scalar Parameters.)參數(shù)名不能超過(guò)8個(gè)字符。值可以是一個(gè)數(shù)值，一個(gè)以前定義過(guò)的參數(shù)，一個(gè)函數(shù)，一個(gè)參數(shù)表達(dá)式，或者一個(gè)字符串（用單引號(hào)括?。?。耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒A.定義參數(shù)例子:inrad=2.5outrad=8.2numholes=4thick=outrad-inrade=2.7e6density=0.283bb=cos(30)pi=acos(-1)g=386massdens=density/gcircumf=2*pi*radarea=pi*r*2dist=sqrt(y2-y1)*2+(x2-x1)*2)slope=(y2-y1

40、)/(x2-x1)theta=atan(slope)jobname=proj1用 *SET 看有用參數(shù)列表耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒A.定義參數(shù)以上例子是關(guān)于標(biāo)量參數(shù)的, 它只有一個(gè)值 數(shù)字或者字符。ANSYS 也提供數(shù)組參數(shù), 它有若干個(gè)值。數(shù)字?jǐn)?shù)組和字符數(shù)組都是有效的。字符數(shù)組在本教程中不討論。28.7-9.2-2.151.00.0 xvalues =job1job2job3job4job5 filnam =耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒A.定義參數(shù)一些命名規(guī)則:參數(shù)名不超過(guò)8個(gè)字符，并以字母開(kāi)頭。參數(shù)名中只能出現(xiàn)字母，數(shù)字和下劃線。避免以下劃線開(kāi)頭，這在 ANSYS 中另有它用。參數(shù)名不

41、分大小寫，如“RAD” 和 “Rad” 是一樣的。所有的參數(shù)都以大寫形式存儲(chǔ)。避免使用 ANSYS 標(biāo)識(shí)，如 STAT, DEFA, 和 ALL。耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒A.定義參數(shù)使用參數(shù)時(shí)，只需在對(duì)話框中或通過(guò)命令輸入?yún)?shù)名就行了。例如, 利用參數(shù)定義一個(gè) w=10，h=5的矩形,您可以使用以下菜單:Preprocessor Create Rectangle By 2 Corners +或命令:/prep7blc4,w,h耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒B.使用參數(shù)注意:當(dāng)使用參數(shù)時(shí), ANSYS 將立刻把參數(shù)名換為它的值。上一個(gè)例子中的矩形將被存為 10 x5 , 而不是 wxh。也就是

42、說(shuō)，如果你在生成矩形后再改變 w 或 h 的值，矩形將不被修改。耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒B.使用參數(shù)其它一些關(guān)于參數(shù)用法的例子:jobname=proj1/filnam,jobname! 作業(yè)名/prep7youngs=30e6mp,ex,1,youngs! 楊氏模量force=500fk,2,fy,-force! 2號(hào)關(guān)鍵點(diǎn)的力fk,6,fx,force/2! 6號(hào)關(guān)鍵點(diǎn)的力耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒B.使用參數(shù)從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取信息并給參數(shù)賦值, 使用 *GET 命令或 Utility Menu Parameters Get Scalar Data.對(duì)獲取大量信息是很有用的，包括模型和結(jié)

43、果數(shù)據(jù)，請(qǐng)參看 *GET命令的詳細(xì)資料。耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒C.從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取信息例子:*get,x1,node,1,loc,x! x1 =節(jié)點(diǎn)1的x坐標(biāo) CSYS*/post1*get,sx25,node,25,s,x! sx25 = 節(jié)點(diǎn)25的x方向應(yīng)力 RSYS*get,uz44,node,44,u,z! uz44 =節(jié)點(diǎn)44的UZ方向的位移RSYS*nsort,s,eqv! 對(duì)節(jié)點(diǎn)的 von Mises 應(yīng)力排序*get,smax,sort,max! smax = 排序的最大值etable,vol,volu! 用vol 存儲(chǔ)單元體積ssum! 對(duì)單元表的列求和*get,totv

44、ol,ssum,vol! totvol = 對(duì) vol 的列求和*CSYS = 激活坐標(biāo)系 (CSYS) RSYS = 激活的結(jié)果坐標(biāo)系 (RSYS)耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒C.從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取信息一些數(shù)據(jù)可以通過(guò)函數(shù)獲取。 例如:x1=nx(1)! x1 = 節(jié)點(diǎn)1的x坐標(biāo) CSYS*nn=node(2.5,3,0)! nn = 在(2.5,3,0)處的節(jié)點(diǎn) CSYS*/post1ux25=ux(25)! ux25 = 25號(hào)節(jié)點(diǎn)的 UX 值RSYS*temp93=temp(93)! temp93 = 節(jié)點(diǎn)93的溫度值width=distnd(23,88)! width = 23號(hào)節(jié)點(diǎn)和8

45、8號(hào)節(jié)點(diǎn)間的距離*CSYS = 激活坐標(biāo)系 (CSYS) RSYS = 激或的結(jié)果坐標(biāo)系 (RSYS)耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒C.從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取信息在一些地方您可以直接取函數(shù)值 ，就象用一個(gè)參數(shù)一樣。例如：k,10,kx(1),ky(3)! 10號(hào)關(guān)鍵點(diǎn)x坐標(biāo)取1號(hào)關(guān)鍵點(diǎn)的x坐標(biāo)，y坐標(biāo)取 ！3號(hào)關(guān)鍵點(diǎn)的y坐標(biāo)k,11,kx(1)*2,ky(3)! CSYS*f,node(2,2,0),fx,100!在節(jié)點(diǎn)(2,2,0)施加力 FX CSYS*CSYS = 激活坐標(biāo)系 (CSYS)耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒C.從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取信息概要:利用格式 Name=Value 定義參數(shù).參數(shù)值可以是

46、一個(gè)數(shù)值，一個(gè)以前定義過(guò)的參數(shù)，一個(gè)函數(shù)，一個(gè)參數(shù)表達(dá)式，或者一個(gè)字符串。利用 *GET 命令或函數(shù)從 ANSYS 數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取信息。ANSYS 存儲(chǔ)的是參數(shù)的實(shí)際值(數(shù)字或字符串), 而不是參數(shù)名。耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒C.從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取信息數(shù)組參數(shù) 是能夠容納多個(gè)值的參數(shù)數(shù)組參數(shù)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17.1-47.6-5.225.0107.9814173861057-477041033-52348714125-666221071115x1 array5x3 array

47、mxnx3 arrayAA =BB =CC =耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒C.從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取信息 數(shù)組參數(shù)本節(jié)主要討論怎樣定義和使用數(shù)組參數(shù).主要內(nèi)容:a. 數(shù)組參數(shù)的類型b. 怎樣定義數(shù)組c. 獲取數(shù)據(jù)庫(kù)信息d. 數(shù)組操作耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒D. 數(shù)組參數(shù)有三種數(shù)組參數(shù)類型:數(shù)值數(shù)組表字符數(shù)組數(shù)值數(shù)組 是標(biāo)準(zhǔn)的 1-D, 2-D, 或 3-D 數(shù)值矩陣，如下面的 BBBB(2,3) = 704BB(3,1) = 1033等.814173861057-477041033-52348714125-666221071115x3 arrayBB =耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒a. 數(shù)組參數(shù)類

48、型 數(shù)據(jù)表 除了行、列、面可以是實(shí)數(shù)外與數(shù)值數(shù)組類似。第零行、零列、零面必須填充數(shù)字。對(duì)定義隨時(shí)間變化的載荷和類似情況非常有用例如,表FORCE可以表示力隨時(shí)間的變化關(guān)系，第零行表示時(shí)間值。FORCE(0.4) = 279.9996FORCE(6.5) = 560.0FORCE(8.9) = 119.25等耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒a. 數(shù)組參數(shù)類型一個(gè)字符型數(shù)組是 1-D, 2-D,或 3-D 的字符串矩陣可用來(lái)存放文件名,自由度標(biāo)識(shí)等每個(gè)字符串不超過(guò)8個(gè)字符。JOB1JOB2JOB3JOB4JOB5jobs =UXUYUZROTYROTZdofs =耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒a. 數(shù)組

49、參數(shù)類型定義數(shù)組的步驟:1.指定類型和維數(shù)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耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒b. 怎樣定義數(shù)組2. 給數(shù)組賦值Utility Menu Parameters Array Parameters Define/

50、Edit Edit或使用*VEDIT 命令或使用“=”命令.例如:bb(1,1)=11,21,31,41,51bb(1,2)=12,22,32,42,52bb(1,3)=13,23,33,43,53耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒b. 怎樣定義數(shù)組對(duì)于表型數(shù)組,必須定義第0位置。 否則，取缺省值 7.8886E-31.例如:force(1,1)=0,560,560,238.5,0force(1,0)=1E-6,0.8,7.2,8.5,9.3force(0,1)=0耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒b. 怎樣定義數(shù)組對(duì)字符數(shù)組, 不能以圖形方式填充字符串使用 “=”命令鍵入值, 接著用 *STAT 顯示字

51、符串 每個(gè)字符串必須用單引號(hào)括起來(lái)例如:dofs(1) = ux, uy, uz, rotx, roty, rotz*stat,dofs耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒b. 怎樣定義數(shù)組給數(shù)組賦值的其他方法:用 *VFILL 命令或 (Utility Menu Parameters Array Parameters Fill)預(yù)定義函數(shù)賦值躍階函數(shù)隨機(jī)函數(shù)等從一個(gè)文件讀入數(shù)據(jù):*VREAD 用于數(shù)值數(shù)組*TREAD 用于數(shù)據(jù)表或 Utility Menu Parameters Read from File從數(shù)據(jù)庫(kù)獲取(下一步討論).耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒b. 怎樣定義數(shù)組正如 *GET 從數(shù)

52、據(jù)庫(kù)獲取標(biāo)量數(shù)據(jù)，可以用 *VGET 獲取數(shù)組信息.或 Utility Menu Parameters Get Array Data先定義數(shù)組，然后獲取數(shù)據(jù).例如:*dim,dispval,array,20,3! 20 x3 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耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒c. 獲取數(shù)據(jù)庫(kù)信息其他可獲取的數(shù)組信

53、息類型:節(jié)點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo) (當(dāng)前坐標(biāo)系)單元屬性, 體，面等.實(shí)體的選擇狀態(tài)(1 選上, 0 未選上)節(jié)點(diǎn)應(yīng)力,應(yīng)變,溫度梯度，熱通量等單元表數(shù)據(jù)等耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒c. 獲取數(shù)據(jù)庫(kù)信息一旦定義了數(shù)組參數(shù),就可以對(duì)它們進(jìn)行各種操作Utility Menu Parameters Array Operations 或使用 *VFUN, *VOPER, *VSCFUN, *VWRITE等命令耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒d. 數(shù)組操作*VFUN 對(duì)單個(gè)數(shù)組操作*vfun,b(1),sin,a(1) 等價(jià)于 b(j)=sin(a(j)其他操作包括:自然對(duì)數(shù), 常用對(duì)數(shù), 指數(shù)平方根, 排序,

54、復(fù)制局部坐標(biāo)系與整體坐標(biāo)系的相互轉(zhuǎn)換關(guān)系路徑的切線和法線矢量等耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒d. 數(shù)組操作*VOPER 對(duì)兩個(gè)數(shù)組參數(shù)操作。*voper,c(1),a(1),sub,b(1) 等價(jià)于 c(k)=a(k)-b(k)其它操作包括:加,減,乘,除最小值,最大值,邏輯運(yùn)算微分，積分點(diǎn)積和叉積耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒d. 數(shù)組操作*VSCFUN 定義數(shù)組參數(shù)的屬性。*vscfun,maxval,max,a(1) 等價(jià)于一個(gè)標(biāo)量 maxval = max(a(i)其它操作包括:求數(shù)組的所有元素的和諸如標(biāo)準(zhǔn)偏差，中值，平均數(shù)等統(tǒng)計(jì)量最小值/最大值，最小值/最大值的位置 第一個(gè)和最后一個(gè)非零

55、記錄的位置耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒d. 數(shù)組操作*VWRITE把數(shù)據(jù)按格式寫進(jìn)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將會(huì)創(chuàng)建一個(gè)名為 wing.dat 的文件，包含指定格式的 nnum 和 tval 數(shù)組耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒d. 數(shù)組操作還有大量很有用的數(shù)組操作。請(qǐng)參考 APDL 程序員指南獲取詳細(xì)情況。耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒d. 數(shù)組操作APDL（ANSYS參數(shù)設(shè)計(jì)語(yǔ)言）最強(qiáng)有力的特征之一

56、是創(chuàng)建宏的能力。宏就是一系列貯存在一個(gè)文件中的ANSYS命令，并且能象一個(gè)ANSYS命令一樣來(lái)運(yùn)行。常用宏功能： 它可以如同ANSYS命令一樣具有變量。 分支和循環(huán)用來(lái)控制一系列命令。 交互式特征如圖形拾取，提示，以及對(duì)話框。 宏可以嵌套一個(gè)宏引用第二個(gè)宏，第二個(gè)宏引用第三個(gè)宏，等等一直可嵌套20級(jí)。耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒E. 宏基礎(chǔ)在這一章，我們將給出創(chuàng)建宏的基本步驟： a 創(chuàng)建一個(gè)宏 b帶參數(shù)的宏 c分支 d循環(huán) e總的指導(dǎo)方針 f 練習(xí)更多的細(xì)節(jié)，請(qǐng)參考APDL程序指南等耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒E. 宏基礎(chǔ)創(chuàng)建一個(gè)宏，在文本編輯器中，創(chuàng)建一系列命令，并以文件名name.mac保

57、存它們. name以一個(gè)字母開(kāi)始，可以達(dá)32個(gè)字符。在文件名中空格不允許。避免特殊字符。確保name不是一個(gè)有效的ANSYS命令?？梢栽陂_(kāi)始或所有處理器（PREP7，POST1，等等）中進(jìn)行檢驗(yàn)。如果得到這種信息.不是有效的命令或宏那么這個(gè)名字是“安全的”。擴(kuò)展名.mac允許你運(yùn)行宏如同運(yùn)行一個(gè)命令一樣：只需敲入name。耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒a. 創(chuàng)建宏例子：宏totvolume.mac用來(lái)計(jì)算所有單元的整個(gè)體積：esel,all ！選擇所有單元etable,volume,volu！將所有單元體積建立單元表ssum！求解單元表選項(xiàng)總和*get,totvol,ssum,item,volu

58、me！totvol=體積總和*stat,totvol！列totvol值在Post1（在求解之后）中發(fā)出totvolume來(lái)計(jì)算整個(gè)體積。耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒a. 創(chuàng)建宏搜索路徑：ANSYS首先在下列搜索路徑中尋找文件name.mac并運(yùn)行它： 1 ansys57/docu 2 在ANSYSMACROLIB環(huán)境變量路徑中。 3 在WINDOWS系統(tǒng)中的注冊(cè)路徑。 4 當(dāng)前工作路徑。 如果在上級(jí)路徑和下級(jí)路徑同時(shí)尋找到同樣的文件名，則采用上級(jí)路徑。耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒a. 創(chuàng)建宏通過(guò)特殊的字符名，你可以創(chuàng)建多達(dá)20個(gè)參數(shù)的宏： NAME,arg1,arg2,arg3,ar10,ar

59、11,ar12,ar20參數(shù)如同標(biāo)準(zhǔn)的ANSYS命令中的參數(shù)，可以為： 數(shù)字 字符（被包括在單引號(hào)中） 參數(shù)（標(biāo)量或數(shù)組） 參數(shù)表達(dá)式參數(shù)的意義由所定義的宏來(lái)決定。耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒b. 帶參數(shù)的宏例如，我們可以定義宏totvolume.mac來(lái)計(jì)算指定類型的所有單元體積和： TOTVOLUME，TYPE宏具體如下：esel,s,type,arg1 etable,volume,volussum*get,totvol,ssum,item,volume*vwrite,arg1,totvol(Total volume for type,f4.0,elements=,f8.2)求解之后在通用

60、后處理器中發(fā)出totvolume,1將得出下列結(jié)果：耦合場(chǎng)分析ANSYS講義劉恒b. 帶參數(shù)的宏注意： 特殊的字符名ARG1ARG9和AR10AR99僅僅是局部參數(shù)，僅僅在該宏中有效。一旦宏運(yùn)行結(jié)束后并返回ANSYS主程序，它們將無(wú)意義。避免在模型的其它地方應(yīng)用這些名稱。 無(wú)論何時(shí)應(yīng)用參數(shù)時(shí)，一定通過(guò)在宏中包含注釋來(lái)描述它們的意義。例如，下面在宏totvolume.mac的開(kāi)始處的注釋是非常有用的。 ！Macro TOTVOLUME.MAC to calculate total volume of elements !Usage: TOTVOLUME,TYPE.valid only in PO