《ANSYS三杆桁架的优化设计(GUI操作)（论文资料）.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ANSYS三杆桁架的优化设计(GUI操作)（论文资料）.doc（11页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流ANSYS三杆桁架的优化设计(GUI操作)（论文资料）.精品文档.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=7800kg/m3材料最大许用应力：=855MPa横截面面积变化范围：0.0110cm2（初始值为10）基本尺寸B变化范围：12m（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
2、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“”。(2) 定义参数和材料属性：） 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”。（变量B、A1、A2、
3、A3即为设计变量） 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”，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。2) 定义实常数：Main Menu-Pre
4、processor-Real Constants-Add/Edit/Delete,在第一个空格中依次填入1、2、3，在“Cross-sectional areas”后面的输入栏依次输入A1，A2，A3.单击close结束实数的设置。(4) 建立有限元模型1) 生成有限元节点：Main Menu-Preprocessor-Modeling Creat-Nodes-In Active CS,生成如下节点。节点号X坐标Y坐标Z坐标1-B0020003B0040-202) 关闭坐标系符号显示，(utility menu-plotctrls-window controls-window options命
5、令，弹出window options对话框。在location of triad下拉式选择no shown，单击ok按钮)，并且打开节点编号显示。3) 生成第一个单元：Main Menu-Preprocessor-Modeling Creat-Elements-Auto Number-Thru Nodes,在图形屏幕上拾取编号为“1”和“4”的节点，单击“OK”。4) 改变第二单元的属性：Main Menu-Preprocessor-Modeling Creat-Elements-Elem Attributes,在实常数设置后面选择“2”，单击“OK”。5) 生成第二单元：Main Menu-
6、Preprocessor-Modeling Creat-Elements-Auto Number-Thru Nodes, 在图形屏幕上拾取编号为“2”和“4”的节点，单击“OK”。6) 改变第三单元的属性：Main Menu-Preprocessor-Modeling Creat-Elements-Elem Attributes,在实常数设置后面选择“3”，单击“OK”。7) 生成第三单元：Main Menu-Preprocessor-Modeling Creat-Elements-Auto Number-Thru Nodes, 在图形屏幕上拾取编号为“3”和“4”的节点，单击“OK”。生成结
7、果如图所示。(5) 施加约束和载荷1) 施加边界约束：Main Menu -Solution- Apply -Displancement-On Node,在图形屏幕上拾取编号为“1,2,3”的节点，单击“OK”。在“DOFs to be constrained”后选择“All DOF”,单击“OK”。2) 施加集中载荷：Main Menu-Solution- Load-Apply-Strutural-Force/Moment-On Node，在图形屏幕上拾取编号“4”的节点，单击“OK”，选择“FX”输入“2e4”,单击“Apply”；选择“FY”输入“-2e4”，单击“OK”，完成集中载荷的
8、施加，得到结果如图所示。3) 保存数据：单击工具栏上的“Save_DB”.4) 求解运算：Main Menu-Solution-Solve-Current LS-close，ok。出现信息警告窗口，求解结束。5) 保存优化结果到文件：Utility Menu-File-Save as,在弹出的对话框中输入“truss -resu.db”,单击 “OK”。(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：Main Menu-General Postproc-Element Table-Define Table,在“User Label for item”后面输入栏中输入“EVOLU
9、ME”，并选择“Geometry”和“Elem Volume VOLU”,单击“OK”，又单击“Close”。（EVOLUME代表各单元的体积值）2) 计算单元体积总和：Main Menu-General Postproc-Element Tabe-Sum of Each Item,显示一个信息窗口，在窗口中显示体积为：“0.765685E-02”。单击“File-Close”，关闭信息窗口。3) 取出体积值：Main Menu-Parmeters-Get Scalar Data,在第一栏中选择“Results Data”,在第二栏中选择“Elem Tabe Sums”,单击“OK”，并定义参
10、数名为“VTOT”，单击“OK”关闭该对话框。4) 计算初始质量：Utility Menu- Parmeters- Scalar Parameters,定义“DENS=7800,WT=DENS*VTOT”按“Accept”键；总重量的计算结果为：WT= 59.7234631，并显示在图中，单击“Close”,关闭对话框。（WT，三根杆件的重量和，即目标函数）5) 设置单元表：Main Menu-General Postproc-Element Table-Define Table,在“User Label for item”后面输入栏中输入“SIGMA”，并选择“By Sequence Num
11、”和“LS”,后面输入数字“1”单击“OK”，又单击“Close”，关闭对话框。（SIGMA表示杆件所承受应力，作为状态变量；取出体积值时因为是三者的和，所以不用输入单元编号）6) 得到第一杆的轴向应力：Utility Menu-Parameters-Get Scalar Data,在第一栏中选择“Results Data”,在第二栏中选择“Elem Table Data”,单击“OK”，并定义参数名为“sig1”，在“Element number N”后输入数字“1”，在“Elem Table Data to be Retrieved”后面选择栏中选择“SIGMA”，单击“Apply”，则关
12、闭对话框，又打开“Get Scalar Data”对话框。7) 得到第二杆的轴向应力：Utility Menu-Parameters-Get Scalar Data,在第一栏中选择“Results Data”,在第二栏中选择“Elem Table Data”,单击“OK”，并定义参数名为“sig2”，在“Element number N”后输入数字“2”，在“Elem Table Data to be Retrieved”后面选择栏中选择“SIGMA”，单击“Apply”，则关闭对话框，又弹出“Get Scalar Data”对话框。8) 得到第三杆的轴向应力：Utility Menu-Par
13、ameters-Get Scalar Data,在第一栏中选择“Results Data”,在第二栏中选择“Elem Table Data”,单击“OK”，并定义参数名为“sig3”，在“Element number N”后输入数字“3”，在“Elem Table Data to be Retrieved”后面选择栏中选择“SIGMA”，单击“Apply”，则关闭对话框。9) 计算轴向应力的绝对值：Utility Menu-Parameters-Scalar Parameters,定义“sig1=abs(sig1), sig2=abs(sig2), sig3=abs(sig3)”,单击“clo
14、se”,关闭对话框。(7) 显示杆当前设计并生成分析文件1) 显示杆的当前设计：Utility Menu-Poltctrls-Style-Size and Shap,在尺寸和形状对话框设置如图所示，单击“OK”。2) 将试图方向改为“ISO”，utility menu-plot-elements,得到结果如图所示。3) 生成优化分析文件：Utility Menu-File-Write DB Log File,输出分析文件名为“Truss-Opt.lgw”,单击“OK”。(8) 进入优化处理器并指定分析文件1) 指定分析文件：Main Menu-Design Opt-Analysis File-
15、Assign,指定文件名为“Truss-Opt.lgw”,单击“OK” 。2) 指定设计变量：Main Menu-Design Opt-Design Variables, 在“Parameter Name”中选择A1，然后在其下面的输入栏中分别输入0.01e-4和0.001，重复上述过程A2，0.01e-4和0.001，A3，0.01e-4和0.001，B，1和2,完成对设计变量的设置。3) 设置状态变量：Main Menu-Design Opt-state Variables,状态变量“sig1，sig2,sig3”的MAX均为855E6，单击“OK”，完成对状态变量的设置。 4) 保存优化
16、数据库：Main Menu-Design Opt-Opt Database-Save,保存文件名为“Truss-var.opt”,单击“OK”。5) 设置目标函数：Main Menu-Design Opt-Objective,选择“WT”，并在“Convergence Tolerance(收敛精度)”后面输入“1”，单击“OK”。6) 指定一阶优化方法：Main Menu-Design Opt-Method/Tool，选择“First-order”，并在“Maximum iterations（最大迭代次数）”后面输入“15”，单击“OK”。7) 保存数据：单击“Save_DB”。8) 运行优化
17、：Main Menu-Design Opt-Run。弹出begin execution of run对话框，单击ok按钮开始优化运算。当系统出现execution summary对话框时，表明优化过程已经结束，单击ok按钮和close按钮。9) 保存优化结果到文件：Utility Menu-File-Save as,输入文件名为“Truss-Opt-resu.db”,单击“OK”。(9) 查看优化结果1) 查看最佳设计序列：Main Menu-Design Opt-Design Set-list，选择“BEST Set”，单击“OK”。2) 查看所有设计序列：Main Menu-Design
18、Opt-Design Set-list，选择“ALL Sets”，单击“OK”。3) 显示目标函数的变化规律设置坐标轴标题：X坐标轴的标题设为“Interation Number” (utility menu-plotctrls-style-graphs-modify axes，弹出graph controls对话框。在x-axis lable后面的文本中输入Interation Number),Y坐标轴的标题设为“Structural Weight” (在y-axis lable后面的文本中输入Structural Weight ,单击ok按钮)。显示目标函数的变化规律：main menu-
19、design opt- design sets -graphs/tables，弹出graph/list table of design set parameters对话框，在y-variable params列表栏中选择wt，单击ok按钮。显示结果如图所示： 4) 显示尺寸B的变化规律设置坐标轴标题：Y坐标轴的标题设为“Base Dimension”,单击“OK”。显示基本尺寸的变化规律：在“Y-Variable params”选择“B”，单击“OK”。显示结果如图所示：5) 显示面积的变化规律设置坐标轴标题：Y坐标轴的标题设为“Cross_Sectional Area”,单击“OK”。显示横
20、截面积变化规律：在“Y-Variable params”选择“A1,A2，A3”，单击“OK”。显示结果如图所示：6) 显示杆中应力变化规律设置坐标轴标题：Y坐标轴的标题设为“Maximum Stress”,单击“OK”。显示杆中应力变化规律: 在“Y-Variable params”选择“SIG1, SIG 2，SIG 3”，单击“OK”。显示结果如图所示：(10)退出ANSYS。Quit-No Save!单机“OK”，结束ANSYS运行。命令流操作方式：/BATCH /TITLE,xiong_kun*SET,B,2*SET,A1,0.001 *SET,A2,0.001 *SET,A3,0.
21、001 /PREP7 MPTEMP, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,2.2e11 MPDATA,PRXY,1,0.3 MPTEMP, MPTEMP,1,0 MPDATA,DENS,1,7800 ET,1,LINK1 R,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,-2,0, /PLOPTS,INFO,3 /PLOPTS,LEG1,1 /PLOPTS,LEG2,1 /PLOPTS,LEG3,1 /PLOPTS,FRAME,1 /PLOPTS,TITLE,1 /PLOPTS,MINM,1 /
22、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,SVAL,0/NUMBER,0 /PNUM,ELEM,0/REPLOT FLST,2,2,1 FITEM,2,1 FITEM,2,4 E,P51X TYPE, 1 MAT, 1REAL, 2 ESYS, 0 SECNUM, TSHAP,LINE FLST,2,2,1
23、 FITEM,2,2 FITEM,2,4 E,P51X TYPE, 1 MAT, 1REAL, 3 ESYS, 0 SECNUM, TSHAP,LINE FLST,2,2,1 FITEM,2,3 FITEM,2,4 E,P51X FINISH /SOLFLST,2,3,1,ORDE,2 FITEM,2,1 FITEM,2,-3 /GO D,P51X, , , , , ,ALL, , , , , FLST,2,1,1,ORDE,1 FITEM,2,4 /GO F,P51X,FX,2e4 FLST,2,1,1,ORDE,1 FITEM,2,4 /GO F,P51X,FY,-2e4 SAVE/STA
24、TUS,SOLUSOLVE SAVE,truss_resu,db,D:Xk FINISH /POST1 AVPRIN,0, , ETABLE,EVOLUME,VOLU,SSUM*GET,VTOT,SSUM, ,ITEM,EVOLUME *SET,DENS,7800 *SET,WT,DENS*VTOT AVPRIN,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(
25、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,FAST EPLOT ! LGWRITE,trus_Opt,lgw,D:Xk,COMMENT FINISH /OPTOPANL,Trus_Opt,lgw, OPVAR,A1,DV,0.01e-4,0.001, ,OPVAR,A2,DV,0.01e-4,0.001, ,OPVAR,A3,DV,0.01e-4,0.001, ,OPVAR,B,DV,1,2, , O
26、PVAR,SIG1,SV, ,882E6, ,OPVAR,SIG2,SV, ,882E6, ,OPVAR,SIG3,SV, ,882E6, ,OPSAVE,Trus_var,opt, OPVAR,WT,OBJ, , ,0.01, OPTYPE,FIRS OPFRST,15, , , SAVEOPEXE /COM,ANSYS RELEASE 12.0.1 UP20090415 14:23:59 10/21/2011! OPTIMIZATION LOOPING HAS CLEARED THE INTERNAL LOG KEYW,BETA,0 SAVE,Truss_Opt_resu,db,D:Xk
27、OPLIST,16, ,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,R
28、EVY,0 /GROPT,LTYP,0 /XRANGE,DEFAULT /YRANGE,DEFAULT,1 XVAROPT, PLVAROPT,WT /AXLAB,X,Iteration Number /AXLAB,Y,Base Dimemsion /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, /G
29、ROPT,DIVX,/GROPT,DIVY,/GROPT,REVX,0 /GROPT,REVY,0 /GROPT,LTYP,0 /XRANGE,DEFAULT /YRANGE,DEFAULT,1 XVAROPT, PLVAROPT,B /AXLAB,X,Iteration Number /AXLAB,Y,Cross_Sectional 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
30、, /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 /XRANGE,DEFAULT /YRANGE,DEFAULT,1 XVAROPT, PLVAROPT,SIG1,SIG2,SIG3 SAVEFINISH ! /EXIT,NOSAV