ansys中apdl基礎(chǔ)
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
ansys中apdl基礎(chǔ)的視頻教程
【入門案例03】ANSYS APDL鋼桁架橋梁參數(shù)化建模基礎(chǔ)教程精講
一個(gè)視頻助你準(zhǔn)確掌握ansys參數(shù)化建模真諦，一份教程讓你完全學(xué)會(huì)桁架橋梁基礎(chǔ)建模方法，一次講解讓你深刻體會(huì)參數(shù)化建模的優(yōu)越！ 授課專家為top3工學(xué)博士，參與40余項(xiàng)實(shí)際工程空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、計(jì)算與分析，發(fā)表SCI論文18篇，EI論文21篇，參與“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃子項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金等多項(xiàng)課題。
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ANSYS APDL 單元生死在3D打印中的應(yīng)用
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ansys中apdl基礎(chǔ)的實(shí)例教程
第一節(jié)，總結(jié)對(duì)CAE工程師崗位的理解以及8年Ansys的經(jīng)驗(yàn)。然后引出對(duì)本系列文章的個(gè)人看法。
說(shuō)完了CAE工程師是什么。再看看CAE工程師能干什么。
分為三個(gè)，CAE工程師覺得自己能干什么，領(lǐng)導(dǎo)覺得CAE工程師能干什么，同事覺得CAE工程師能干什么。
0、 先腦補(bǔ)幾個(gè)日常對(duì)話
---"小A，應(yīng)力值怎么1000MPa呀，測(cè)試能過(guò)嗎?" ---"啊。。那個(gè)。。有限元軟件就這樣，我覺得測(cè)試沒問(wèn)題"
--- "小A， 支架振動(dòng)應(yīng)力最大300MPa，算得準(zhǔn)嗎?" --- "啊。。那個(gè)。。仿真只是仿真，不夠準(zhǔn)確的，還是需要測(cè)試來(lái)看一看"
---"小A，仿真結(jié)果說(shuō)明產(chǎn)品安全，時(shí)間緊急直接開硬模吧?" ---"啊。。那個(gè)。。（說(shuō)可以吧害怕，說(shuō)不可以吧這不打自己臉么)"
CAE工程師的困擾。CAE越來(lái)越普遍，技術(shù)門檻越來(lái)越低，綁把鐵塊就是劍客的時(shí)代了。
工作中聽到很多評(píng)價(jià)，“CAE不好使，出個(gè)圖好看好看就行”，“CAE算不準(zhǔn)，做個(gè)對(duì)比還行”，“CAE算出來(lái)有圖有數(shù)的，一切以CAE結(jié)果為準(zhǔn)”。
這是為什么呢？我認(rèn)為表現(xiàn)原因是外行對(duì)CAE的不理解，根本原因是有些CAE工程師對(duì)本職工作的不重視。關(guān)注些應(yīng)該關(guān)注的東西吧，不然拉低了行業(yè)水平。
以上對(duì)話發(fā)生的時(shí)候，會(huì)如何考慮CAE的地位？都這樣了，如果還信任CAE，公司離破產(chǎn)不遠(yuǎn)了。產(chǎn)品需要安全可靠地交付于客戶，才是良心企業(yè)的根本。
怎么才是合格CAE工程師的回答？先看CAE工程師能干什么吧。
1、 CAE工程師覺得自己能干什么
這個(gè)取決于自我認(rèn)識(shí)。參看Dunning-Kruger效應(yīng)（認(rèn)知曲線）。譬如有的人就是那么普通，卻那么自信。
技術(shù)層面。合格的CAE工程師應(yīng)當(dāng)知道仿真能夠做到的事情是什么，特別是仿真誤差是多少。
展開 第一節(jié)，總結(jié)對(duì)CAE工程師崗位的理解以及8年Ansys的經(jīng)驗(yàn)。然后引出對(duì)本系列文章的個(gè)人看法。
CAE工程師，拆開來(lái)看是兩部分：CAE，工程師(機(jī)械/熱/電磁)。也意味著CAE工程師需要掌握兩方面的知識(shí)。一個(gè)個(gè)看。
一、 CAE是什么？
CAE(Computer Aided Engineering) 主要的技術(shù)是FEA (Finiet Element Analysis)， FVM (Finite Volume Method)。主要需要高數(shù)知識(shí)、數(shù)值算法。基于有限元思維，通過(guò)構(gòu)建微分方程來(lái)描述工程問(wèn)題，然后利用合適的算法求解。有此數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，可以更深入地理解有限元軟件中的參數(shù)及結(jié)果，如迭代算法選擇、迭代步數(shù)、收斂殘差、高斯積分點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)區(qū)別、應(yīng)力奇異點(diǎn)的產(chǎn)生、拓?fù)鋬?yōu)化參數(shù)等等，太多。
除了數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)，CAE里還有個(gè)Computer。如何配置服務(wù)器，如何配置云服務(wù)器，HPC設(shè)置，選配內(nèi)存和CPU。對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的進(jìn)一步理解，讓CAE工作更上一層樓。
科技發(fā)展太快了，目前工程師無(wú)需對(duì)CAE部分進(jìn)行太多關(guān)注了，算法內(nèi)置很成熟了，萬(wàn)物參數(shù)皆可program control了，個(gè)人工作工作站相比license簡(jiǎn)直白菜價(jià)了。領(lǐng)導(dǎo)更不會(huì)關(guān)注，底層算法和計(jì)算機(jī)性能的細(xì)枝末節(jié)。
所以CAE的價(jià)值是什么？
如果不了解CAE底層基礎(chǔ)，那是某工程師，CAE軟件在自己手里也僅僅是一個(gè)可視化的工具。
CAE軟件越來(lái)越強(qiáng)大，意味著CAE軟件能做的也越來(lái)越多。知其然的基礎(chǔ)上，CAE工程師應(yīng)該去做到更多。而不是把自己留在以前的水平，被裝備更好的人超過(guò)。
二、工程師是什么？
工程師不同于科學(xué)家。科學(xué)家探索大自然的一般規(guī)律，而工程師僅為遵從這些規(guī)律，從數(shù)學(xué)和科學(xué)的角度解決技術(shù)問(wèn)題。CAE工程師，最終還是工程師，為了解決技術(shù)問(wèn)題，不是深度探討科學(xué)。
展開 1.引論
經(jīng)常使用Ansys、Abaqus等一系列有限元分析軟件進(jìn)行計(jì)算、學(xué)習(xí)的學(xué)生或工程師們都會(huì)知道在有限元分析建模與計(jì)算中剛度矩陣與質(zhì)量矩陣的重要性。但是由于軟件的黑盒性質(zhì)，大家往往在實(shí)際使用十分成熟的商業(yè)化軟件的過(guò)程中慢慢忽視了有限元及其衍生出的商業(yè)軟件背后的原理與方法。
這時(shí)，不管是在學(xué)習(xí)中還是在工程應(yīng)用中往往都會(huì)遇到一個(gè)同樣的問(wèn)題，那么就是如何將Ansys APDL運(yùn)行中的產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)（例如：剛度矩陣、質(zhì)量矩陣）導(dǎo)出成為我們熟悉的形式或文件格式，從而為我們所用，所分析。
因此我決定寫下此篇文章來(lái)幫助很多實(shí)際工作或?qū)W習(xí)中需要用到此類技能的同學(xué)、同事們，讓大家更了解Ansys APDL背后的工作原理與數(shù)據(jù)導(dǎo)出方式。
當(dāng)然，在社區(qū)中早就有大佬回答過(guò)了這個(gè)問(wèn)題，并給大家制作了相應(yīng)的提取矩陣軟件，其軟件具備了簡(jiǎn)單、便捷的操作方式，讓很多想要提取剛度矩陣與質(zhì)量矩陣的同僚們受益，那么我為什么還要寫一篇這樣的文章重新提起這樣一個(gè)話題呢？這就又回到了我開頭所說(shuō)的“原理與方法”，我在此更希望面對(duì)想要進(jìn)一步學(xué)習(xí)了解軟件背后機(jī)理的群體，并在此基礎(chǔ)上保留教學(xué)的簡(jiǎn)潔性，提供導(dǎo)出矩陣與轉(zhuǎn)換、列式、求解的源代碼，使其既兼顧基本原理，又可以讓大家直接上手使用，非常的便捷，也避免了很多因?yàn)閮?yōu)化不完全導(dǎo)致的運(yùn)行bug。
2.有限元軟件導(dǎo)出剛度矩陣與質(zhì)量矩陣的方法
在使用APDL進(jìn)行求解時(shí)，每次在求解完成后都會(huì)在工作路徑下生成一個(gè).full文件，而這個(gè)文件十分關(guān)鍵，其正是剛度矩陣與質(zhì)量矩陣的所在之處。
展開 同理，彈性勁度常數(shù)也有10個(gè)：
CE11，CE12，CE13，CE33，CE44，CD11，CD12，CD13，CD33，CD44
ANSYS中，彈性系數(shù)矩陣為6×6矩陣（對(duì)2-D模型是4×4矩陣），它說(shuō)明剛度系數(shù)（[c]矩陣）或柔度系數(shù)([s]矩陣)。
考慮到APDL中網(wǎng)格劃分功能并不是十分完善，需要借助HyperMesh軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分。那么如何將模型從ANSYS的APDL中導(dǎo)入到HyperMesh中呢
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問(wèn)題：
在有限元仿真中有時(shí)需要提取某些結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)角度。Ansys workbench的結(jié)果后處理中可以設(shè)定圓柱坐標(biāo)系，然后按圓柱坐標(biāo)讀取Y軸的變形結(jié)果，再進(jìn)行扭轉(zhuǎn)角度的換算。
本文這里將該過(guò)程利用APDL命令進(jìn)行處理，避免一下步驟重復(fù)操作。
? 每次要單獨(dú)記錄變形量，
? 還要測(cè)量關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)到坐標(biāo)系原點(diǎn)的距離，
? 將變形量和距離進(jìn)行角度換算（弧度）
? 弧度角轉(zhuǎn)角度
一般來(lái)說(shuō)，有限元解可以分為以下三個(gè)階段。
1. 預(yù)處理：定義問(wèn)題;
- 定義關(guān)鍵點(diǎn)/線/區(qū)域/體積
- 定義元素類型和材料/幾何屬性
- 根據(jù)需要
劃分線/區(qū)域/體積 2.解決方案：分配載荷、約束和求解;
3. 后處理：
- 節(jié)點(diǎn)位移列表
- 單元力和彎矩
- 撓度圖
- 應(yīng)力等值線圖
在本教程中，我們將進(jìn)行第二步和第三步。
1. 步驟1：
教程 - 機(jī)械 APDL 中的 2D 桁架分析 （ANSYS） 第 1 部分
一般來(lái)說(shuō)，有限元解可以分為以下三個(gè)階段。
1. 預(yù)處理：定義問(wèn)題;
- 定義關(guān)鍵點(diǎn)/線/區(qū)域/體積
- 定義元素類型和材料/幾何屬性
- 根據(jù)需要?jiǎng)澐志€/區(qū)域/體積
2. 解決方案：分配載荷、約束和求解;
3. 后處理：
- 節(jié)點(diǎn)位移列表
- 單元力和彎矩
- 撓度圖
- 應(yīng)力等值線圖
在本教程中
1.引論
經(jīng)常使用Ansys、Abaqus等一系列有限元分析軟件進(jìn)行計(jì)算、學(xué)習(xí)的學(xué)生或工程師們都會(huì)知道在有限元分析建模與計(jì)算中剛度矩陣與質(zhì)量矩陣的重要性。但是由于軟件的黑盒性質(zhì)，大家往往在實(shí)際使用十分成熟的商業(yè)化軟件的過(guò)程中慢慢忽視了有限元及其衍生出的商業(yè)軟件背后的原理與方法。
這時(shí)，不管是在學(xué)習(xí)中還是在工程應(yīng)用中往往都會(huì)遇到一個(gè)同樣的問(wèn)題，那么就是如何將Ansys
很多人在使用ANSYS模擬焊接和增材制造過(guò)程中都面臨高斯熱源施加的難題，現(xiàn)在我來(lái)演示一下如何在ANSYS經(jīng)典中使用APDL語(yǔ)言施加高斯熱源，以及如何實(shí)現(xiàn)熱源的移動(dòng)。
打開經(jīng)典界面，然后選擇Parameters→Functions→Define/Edit
然后在彈出的Function Editor中選取你想要輸入的熱源函數(shù)，我這里使用了一個(gè)高斯體熱源函數(shù)，也可以替換成高斯面熱源或者雙橢球熱源
1.sf,nlist,label,value,value2
-“nilst”是節(jié)點(diǎn)列表，也可以是命名選擇
-輻射標(biāo)簽是rdsf
-value是表面發(fā)射率
-value2是封閉體數(shù)量
2.spctemp命令行：因?yàn)樗?jì)算的空間不是完全封閉的計(jì)算空間，所以必須定義空間溫度，
spctemp,number,temperature
spctemp是ansys定義空間溫度的關(guān)鍵字
考慮到APDL中網(wǎng)格劃分功能并不是十分完善，需要借助HyperMesh軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分。那么如何將模型從ANSYS的APDL中導(dǎo)入到HyperMesh中呢
如圖所示一個(gè)一個(gè)軸線為Z軸的圓柱，現(xiàn)在需要將其繞Y軸旋轉(zhuǎn)30度。
首先需要將當(dāng)前坐標(biāo)系設(shè)置為總體圓柱坐標(biāo)系,在ANSYS中有兩個(gè)總體圓柱坐標(biāo)系：
一個(gè)以z軸為軸線,坐標(biāo)系編號(hào)為1；另一個(gè)以y軸為軸線,坐標(biāo)系編號(hào)為5。
這里需要繞總體直角坐標(biāo)系的y軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn),故應(yīng)該將當(dāng)前坐標(biāo)系設(shè)置為以y軸為軸線的圓柱坐標(biāo)系，具體操作如圖所示
轉(zhuǎn)換成功后，窗口下方的csys=5。
在圓柱坐標(biāo)系中
遇到的問(wèn)題是需要讓變量TotalNumber為偶數(shù)，思路為如果是偶數(shù)直接TotalNumber依然是原值，如果是奇數(shù)就加1。
需要判斷變量的奇偶數(shù)問(wèn)題。在C 或者matlab中非常容易判斷。但在APDL中，沒有判斷函數(shù)。搜了下，結(jié)果提示用nint(x)函數(shù)。help中說(shuō)到 nint(x)就是abs,sin,cos等函數(shù)一樣可以直接用來(lái)運(yùn)算。nint(x)的意思是‘Nearest interger
第一節(jié)，總結(jié)對(duì)CAE工程師崗位的理解以及8年Ansys的經(jīng)驗(yàn)。然后引出對(duì)本系列文章的個(gè)人看法。
說(shuō)完了CAE工程師是什么。再看看CAE工程師能干什么。
分為三個(gè)，CAE工程師覺得自己能干什么，領(lǐng)導(dǎo)覺得CAE工程師能干什么，同事覺得CAE工程師能干什么。
0、 先腦補(bǔ)幾個(gè)日常對(duì)話
---"小A，應(yīng)力值怎么1000MPa呀，測(cè)試能過(guò)嗎?" ---"啊。。那個(gè)。。有限元軟件就這樣
