ANSYS二次开发在桥上无缝线路中的应用
张 迅,男,博士研究生。
ANSYS 二次开发在桥上无缝线路中的应用
张 迅 斯郎拥宗 李小珍
(西南交通大学土木工程学院 四川成都 610031)
摘 要 利用大型通用有限元软件ANSYS 进行二次开发,采用APDL 语言编制了桥上无缝线路
纵向附加力计算程序ALFC WR,建立线-桥-墩-基础一体化计算模型,对无缝线路纵向力的计算方法提供一种新的思路。结合工程实际,以客货共线铁路常见的40m +64m +40m 有碴轨道连续梁为例,分析了在列车制动力作用下,桥墩纵向水平线刚度对钢轨、墩(台)纵向力及梁轨相对位移的影响规律。
关键词 ANSYS 二次开发 无缝线路 梁轨相互作用 桥墩纵向水平线刚度 本文对ANSYS 进行二次开发[1]
,利用APDL
(Ansys Parameter Design Language )语言编制了桥上无缝线路纵向附加力计算程序ALFC WR (Additional
Longitudinal Forces of ContinuousW elded Rail ),建立线-桥-墩-基础一体化分析模型,如图1。
该程序能进行伸缩力、挠曲力、制动力和断轨力的计算,并能考虑基础刚度对桥上无缝线路纵向附加力的影响。此外,参照德国最新铁路桥梁设计规范DS804(B6版),该程序加入了桥墩温差引起的桥上
无缝线路纵向附加力的计算[2]
。
有限元模型采用的单元类型,主梁、桥墩以及钢轨:Beam54梁单元;道床:钢轨与两端路基的连接、钢轨与桥梁的连接,Combin39非线性弹簧单元;基础:Co mbin14弹簧单元。
1 有限元模拟111 伸缩力
伸缩附加力计算只需分别给桥梁和钢轨单元施加温度荷载即可。参考《新建铁路桥上无缝线路设计暂
行规定》[3]
(以下简称“《暂规》”
),有碴轨道混凝土梁:15℃;无碴轨道混凝土梁:20℃;钢梁:25℃。112 挠曲力
由于采用BEAM54单元,在列车竖向荷载作用下,梁单元只会产生竖向挠曲和转角,无法直接得到桥梁上翼缘的位移,从而也就没有上翼缘带动钢轨发
生移动这一过程。
在ALFC WR 中,首先计算主梁任意截面在列车竖向荷载作用下的转角θi ,然后上翼缘纵向位移量由
下式求得
[4]
Δi =θ0h 20+θi h 1i
(1)式中 θ0、θi 分别表示固定支座和任意截面处转角;h 20表示固定支座处截面中性轴至下翼缘距离;θ1i 表示任意截面中性轴至上翼缘的距离。
得到梁上翼缘纵向位移后,给主梁单元施加一定的温度荷载,使其每一节点位移量,达到列车竖向荷载作用下该处截面上翼缘的纵向位移量,即将列车竖向荷载产生的梁上翼缘纵向位移效应,等效于主梁在温度荷载作用下的效应。再次求解,得到钢轨附加挠曲力。113 制动力
采用轨面摩擦系数与列车竖向荷载之积作为轨面制动力集度,一般该摩擦系数取为01164。
根据轨面制动力集度,钢轨单元划分长度,就可得到作用于钢轨单元上的节点荷载。114 断轨力
低温时,桥上钢轨产生温度拉力和伸缩力。钢轨一旦折断,温度力和伸缩力将按纵向阻力梯度在断轨处释放,形成较大的断缝。根据断缝位置,在建立钢
?811?路基工程 2009年第4期(总第145期)
轨单元时,在断缝位置处钢轨左右单元不共用节点
即可。
2 算例
以适用于客货共线铁路的40m +64m +40m 连续梁(双线、有碴)为研究对象,在连续梁两端各布置5跨32m 简支箱梁,进行无缝线路纵向附加力分析,桥梁及支座布置见图2。
设计荷载:中—活载。列车从左至右进入桥内制
动,机车头部位于连续梁右端部。
参照《暂规》,有碴轨道线路(每轨)纵向阻力轨面无载时,线路纵向阻力取70N /cm;轨面有载时,机车下纵向阻力取110N /cm,车辆下纵向阻力取70N /cm;两端路基线路纵向阻力取70N /cm 。
简支箱梁下桥墩纵向水平线刚度取500k N /(cm ?线),连续梁下固定墩墩顶纵向水平线刚度取值:400、600、800、1000、1200、1400、1600、1800、2000、2500、3000kN /(cm ?线)
。
连续梁下固定墩取不同纵向水平线刚度时,钢轨
制动力、连续梁下墩制动力及梁轨相对位移见表1。连续梁下固定墩顶纵向水平线刚度对最大钢轨制动压力、拉力,以及最大梁轨相对位移的影响见图3、图4。
表1 不同墩顶纵向水平线刚度时制动力计算结果表
纵向水平
线刚度
/[k N ?(c m ?线)-1
]最大钢轨制动力/k N 压力拉力
连续梁下墩制动力/kN 最大钢轨位移/mm 最大梁轨
相对位移/mm 40047313-264193711218165-819260041712-258104631015153-610480037513-252195291113133-4162100034211-250105781111166-3197120031816-248176261510154-3154140029911-24718667119163-3118160028213-24619702108188-2190180026719-24611732188125-2166200025610-2451
37621
87176-2147250023010-24412818157129-21063000
20819
-24315
85616
7110
-1175
注:(1)钢轨力以受压为正,受拉为负;(2)作用于固定墩
墩顶的墩台力均为单股钢轨作用下的墩台力,墩台力以沿x 轴正向为正;(3)钢轨位移、桥梁位移沿x 轴正向为正
由表1、图3及图4可见,连续梁下固定墩纵向水平线刚度从400kN /(cm ?线)增加到3000k N /(cm ?线)时,最大钢轨制动压力减小5519%,最大钢轨制动拉力减小811%;连续梁下固定墩制动力增加13018%;钢轨最大制动位移减小6119%;最大梁轨相对位移减小8013%。
由以上规律可见,增大墩顶纵向水平线刚度可使钢轨附加力、梁轨相对位移显著下降,而桥墩制动力显著增加,所以,为减小桥上无缝线路钢轨附加力和梁轨快速相对位移,保证轨道结构的安全性,应确定合理的墩(台)顶纵向水平线刚度。
3 结论
(1)列车制动时,随着墩顶纵向水平线刚度的增加,钢轨制动力及梁轨相对位移显著下降,而桥墩
制动力显著增加。
(2)进行有碴轨道设计,制动力作用时的梁轨快速相对位移是控制桥墩纵向水平线刚度的主要因素,在无缝线路设计时应予特别重视。参考文献
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[2]李秋义,孙立.桥墩温差荷载引起的桥上无缝线路钢轨附加力[J ].
中国铁道科学,2007,28(4):50-54.
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[S].北京:2003.
[4]广钟岩,高慧安.铁路无缝线路[M ].北京:中国铁道出版社,2001.
收稿日期:2008-06-03
?
911?张 迅等:ANSYS 二次开发在桥上无缝线路中的应用
基于ANSYS的二次开发技术的实现方法
第24卷第5期辽宁工学院学报V o l.24 N o.5 2004年10月JOU RNAL O F L I AON I N G I N ST ITU T E O F T ECHNOLO GY O ct.2004① 基于AN SYS的二次开发技术的实现方法 吴 鹏1,曾 红1,韩 迈2 (1.辽宁工学院,辽宁锦州 121001;2.鞍山广播电视大学,辽宁鞍山 114000) 摘 要:基于大型通用有限元分析软件AN SYS8.0环境,对AN SYS二次开发技术进行了探讨,并对AN SYS 三种开发工具进行了详细的介绍。论述了采用二次开发方法设计产品的必要性和重要性,证实了以AN SYS为平台开发专业模块的可行性,提高了工作效率,缩短了产品的开发研制周期。 关键词:AN SYS;二次开发;A PDL;U I DL;U PF s 中图分类号:T P391.72 文献标识码:B 文章编号:100521090(2004)0520025205 Realization of Secondary D evelop m en t of Technology Based on ANS Y S W U Peng1,ZEN G Hong1,HAN M ai2 (1.L iaoning Institute of T echno logy,J inzhou121001,Ch ina;2.A nshan R adi o&TV U niversity,A nshan114000,Ch ina) Key words:AN SYS;Secondary developm en t;A PDL;U I DL;U PF s Abstract:T he m ethod of secondary developm en t of techno logy on the basis of large-scale fin ite elem en t analysis softw are—AN SYS is described and app roached,w h ich details th ree k inds of de2 velop ing too ls of AN SYS.It dem on strates the necessity and i m po rtance of the m ethod of sec2 ondary developm en t of techno logy.T he feasib ility of develop ing p rofessi onal m odu le on the AN2 SYS p latfo r m is verified,w o rk ing efficiency i m p roved,and the developm en t cycle of the p roducts sho rtened. 从20世纪70年代以来,随着计算技术的飞速发展,结构分析有了很大的突破,国外相继出现了许多大型通用有限元分析程序,如AN SYS, ABAQU S,M A RC和M SC NA STRAN等,这些程序具有良好的界面、方便的前后处理和强大的计算分析功能以及开放的二次开发系统。 AN SYS软件是融热、电、磁、流体、结构、声学于一体的大型通用有限元分析软件。具有强大的求解器和前、后处理功能,为解决复杂、庞大的工程项目提供了一个强有力的工具。然而,正是由于AN2 SYS的通用性特点,使其对不同行业的专业性模块的分析不具有针对性,复杂的英文界面和繁琐的分析步骤都给从事有限元分析的技术人员造成了很大的障碍。另外,虽然AN SYS有较强大的前、后处理功能,但使用者必须具有较高的相关力学知识和丰富的分析经验,在几何建模简化和力学建模等前处理方面需要花费很多时间和精力。因此,基于这些不便因素,在熟练应用AN SYS软件的基础上,结合具体各行业的实践经验,利用AN SYS内部提供的二次开发工具,用户可在AN SYS系统中开发出具有中文界面的、特定功能的专用模块,可以有效地提高设计的效率和质量,充分体现了专业化、用户化、便 ①收稿日期:2004206228 基金项目:辽宁省教育厅科研资助项目(20032086)作者简介:吴鹏(19792),男,辽宁盘锦人,硕士生。
a于ANSYS二次开发的管系结构应力分析系统
万方数据
第３期张庆峰等：基于ＡＮＳＹＳ二次开发的管系结构应力分析系统—－７９—．大，计算结果可靠。但它要求使用者具有一定的有限元知识背简单。 景，并同时具有较强专业知识水平、较强的结构分析能力和扎实 的英语基础。鉴于上述特点，使其对压力管系的有限元分析不 具有针对性。复杂的英文界面和繁琐的分析步骤都给从事压力 管系有限元分析的技术人员造成了很大的障碍。因此，基于这 些不便因素，为适用不同层次的用户使用，利用ＡＮＳＹＳ内部提 供的二次开发工具。把ＡＮＳＹＳ作为结构分析工具，建立了特别 适用于结构应力分析的中文界面环境、菜单和工具杆的管系结 构分析系统模块。此模块以向导的方式来进行每一步骤，各步 骤附有帮助文件，充分体现了专业化、用户化、便捷化的特点。 如图１所示。 图３管系图 图１绘制管系图 ４应用实例 利用在役压力管道系统的应力分析模块对某厂核反应器再循环装置管线进行应力分析，如图２所示。 图２核反应器再循环装置回路管线图 ４．１核反应器再循环装置回路管线概况 下面是一个应用该软件对在役核压力回路管线进行应力结构分析的简例。如图３所示，假定核反应器再循环装置的回路管线中发现了二处裂纹。这些裂纹可能是由于在生产或制造过程没有操作经验或某种晶间应力腐蚀所引起的。这两个裂纹，①和②，存在于旁路与核反应再循环装置回路管线主管路相连的焊接部位，它们可认为是复合缺陷。旁路管线的内径是２８２ｍｍ，主管路的内径是４５０ｒａｍ，厚度是３１．７６ｍｍ。这些管路和弯管是ＳＡ３３３ＧＲ６型材料，弹性模量是１８８ＧＰａ。 ４．２管系的结构分析 借助ＡＮＳＹＳ的二次开发功能，在开发“含缺陷压力管系风险分析系统”时。在结构应力分析模块中，选择了国际著名的ＡＮＳＹＳ有限元分析软件作为结构应力分析工具，并为适用不同层次的用户的需要，针对ＡＮＳＹＳ的管路系统模块的特征，对ＡＮＳＹＳ进行了二次开发，建立了专用程序的同时建立起对应的图形驱动界面，使得前处理建模、计算和后处理操作等变得十分 图４管系应力分布云图 ５结论 通过开发以ＡＮＳＹＳ为平台的管系应力分析系统，证实了运用ＡＮＳＹＳ内部提供的ＡＰＤＬ语言和ＵＩＤＬ语言进行开发专业模块的可行性，并且达到了界面简洁、易操作的预期功能。 利用建立在ＡＮＳＹＳ二次开发基础上强大的管道结构应力分析模块，可以在制定管道的检修计划时，方便地确定出管道高度应集中部位，有针对性地选择焊缝并进行射线探伤，使管线的安全状况分析更加准确。有针对性地选择焊缝并进行射线探伤，使得管道的安全状况分析更为准确。同时，也可以利用该系统为分析工具，制定出旨在降低失效风险的管道结构改进措施，优化管道结构。以较低的成本提高管道的完整性水平。 因此，该系统的推广应用，对提高企业的压力管道管理水平，保障安全生产和技术进步具有重要意义。 参考文献 １ＡＮＳＹＳＡＰＤＬＰｒｏｇｒａｍｍｅｒ’ｓＧｕｉｄｅＲｅｌｅａｓｅ５．５．ＡＮＳＹＳ。Ｉｎｅ． ２ＴｈｅＵＩＤＬＰｒｏｇｒａｍｍｅｒ’ｓＧｕｉｄｅＲｅｌｅａｓｅ５．５．ＡＮＳＹＳ．Ｉｎｅ． ３谢禹钧，蔺永诚，等．含缺陷压力关系失效风险分析系统（Ｉ）【Ｊ】．石油化工设备，２００２，３１（４）：４—６． ４谢禹钧，蔺永诚等．含缺陷压力关系失效风险分析系统（ｎ）【Ｊ】．石油化工设备，２００２，３１（５）：４～６． ５程进，江见鲸等．基于ＡＮＳＹＳ的程序界面设计及应用。四川建筑科学研究。２００２，２８． ６沈士明，在役压力管道安全评定研究的现状与发展。中国机械工程。 １９９７．８． ７ＡＰＤＬ参数化有限元分析技术及其应用实例，中国水利水电出版社， ２００３． 万方数据
ANSYS的二次开发技术
ANSYS的二次开发技术 ANSYS 的二次开发技术 ANSYS 提供的二次开发工具有三个：参数化设计语言(ANSYS Parametric Design Language，APDL)，用户界面设计语言(User Interface Design Language，UIDL)以及用户可编程特性(User Programmable Features，UPFs)。其中，前两种可归类为标准使用特性，后一种为非标准使用特性。 ANSYS 参数化设计语言(APDL)APDL 扩展了传统有限元分析范围之外的能力，提供了建立标准化零件库、序列化分析、设计修改、设计优化以及更高级 的数据分析处理能力，包括灵敏度研究等。ANSYS 用户可编程特性(UPFs)利 用UPFs，用户可以开发下列方面的功能程序：(1) 开发用户子程序实现从ANSYS 数据库中提取数据或将数据写入ANSYS 数据库。该种子程序可以编译 连接到ANSYS 中，此时ANSYS 提供了10 个数据库操作命令；如果作为外部 命令处理，可以在ANSYS 的任何模块中运行；(2) 利用ANSYS 提供的子程序 定义各种类型的载荷，其中包括BF 或BFE 载荷、压力载荷、对流载荷、热通 量和电荷密度等；(3) 利用ANSYS 提供的子程序定义各种材料特性，包括塑性、蠕变、膨胀、粘塑性、超弹、层单元失效准则等；(4) 利用ANSYS 提供 的子程序定义新单元和调整节点方向矩阵，ANSYS 最多可以有6 个独立的新 单元USER100-USER105；( 5) 利用ANSYS 提供的子程序修改或控制ANSYS 单元库中的单元；(6) 利用UEROP 创建用户优化程序，可以用自己的算法和 中断准则替换ANSYS 优化过程。(7) ANSYS 程序作为子程序在用户程序中调用，如用户自定义的优化算法。ANSYS 软件本身是通过FORTRAN 和C 语言 开发的。使用UPFs 进行二次开发，在安装ANSYS 的基础上，还需要Compaq Visual FORTRAN 和MS Visual C++的支持。
有限元ansys静力分析的一个小例子
有限元 学院：机电学院 专业： 姓名： 学号：
一、问题描述 如图所示的平面，板厚为0.01m，左端固定，右端作用50kg的均布载荷，对其进行静力分析。弹性模量为210GPa，泊松比为0.25. 二、分析步骤 1．启动ansys，进入ansys界面。 2．定义工作文件名 进入ANSYS/Multiphsics的的程序界面后，单击Utility Menu菜单下File中Change Jobname的按钮，会弹出Change Jobname对话框，输入gangban为工作文件名，点击ok。 3．定义分析标题 选择菜单File-Change Title在弹出的对话框中，输入Plane Model作为分析标题，单击ok。 4．重新显示 选择菜单Plot-Replot单击该按钮后，所命令的分析标题工作文件名出现在ANSYS 中。 5．选择分析类型 在弹出的对话框中，选择分析类型，由于此例属于结构分析，选择菜单Main Menu：Preferences，故选择Structural这一项，单击ok。 6．定义单元类型 选择菜单Main Menu-Preprocessor-Element Type-Add/Edit/Delete单击弹出对话框中的Add按钮，弹出单元库对话框，在材料的单元库中选Plane82单元。即在左侧的窗口中选取Solid单元，在右侧选择8节点的82单元。然后单击ok。 7．选择分析类型 定义完单元类型后，Element Type对话框中的Option按钮被激活，单击后弹出一个对话框，在Elenment behavior中选择Plane strs w/ thk，在Extra Element output 中，选择Nodal stress，单击close，关闭单元类型对话框。 8．定义实常数 选择菜单Main Menu-Preprocessor-Real Constants Add/Edit/Delete执行该命令后，在弹出Real Constants对话框中单击Add按钮，确认单元无误后，单击ok，弹出Real Constants Set Number 1，for Plane 82对话框，在thickness后面输入板的厚度0.01单击ok，单击close。 9．定义力学参数 选择菜单Main Menu-Preprocessor-Material Props-Material Model 在弹出的对
ansys二次开发及实例
ansys二次开发教程+实例 第3章ANSYS基于VC++6.0的二次开发与相互作用分析在ANSYS中的实现 3.1 概述 ANSYS是一套功能十分强大的有限元分析软件，能实现多场及多场耦合分析；是实现前后处理、求解及多场分析统一数据库的 一体化大型FEA软件；支持异种、异构平台的网络浮动，在异种、异构平台上用户界面统一、数据文件全部兼容，强大的并行计算功能 支持分布式并行及共享内存式并行。该软件具有如下特点： (1) 完备的前处理功能 ANSYS不仅提供了强大的实体建模及网格划分工具，可以方便地构造数学模型，而且还专门设有用户所熟悉的一些大型通用有 限元软件的数据接口（如MSC／NSSTRAN，ALGOR，ABAQUS等），并允许从这些程序中读取有限元模型数据，甚至材料特性和边 界条件，完成ANSYS中的初步建模工作。此外，ANSYS还具有近200种单元类型，这些丰富的单元特性能使用户方便而准确地构建出 反映实际结构的仿真计算模型。 (2) 强大的求解器 ANSYS提供了对各种物理场量的分析，是目前唯一能融结构、热、电磁、流体、声学等为一体的有限元软件。除了常规的线性、 非线性结构静力、动力分析外，还可以解决高度非线性结构的动力分析、结构非线性及非线性屈曲分析。提供的多种求解器分别适用于 不同的问题及不同的硬件配置。 (3) 方便的后处理器 ANSYS的后处理分为通用后处理模块（POST1）和时间历程后处理模块（POST26）两部分。后处理结果可能包括位移、温度、应力、应变、速度以及热流等，输出形式可以有图形显示和数据列表两种。 (4) 多种实用的二次开发工具 ANSYS除了具有较为完善的分析功能外，同时还为用户进行二次开发提供了多种实用工具。如宏（Marco）、参数设计语言（APDL）、用户界面设计语言（UIDL）及用户编程特性（UPFs），其中APDL（ANSYS Parametric Design Language）是一种非常类似于Fortran77的参数化设计解释性语言，其核心内容为宏、参数、循环命令和条件语句，可以通过建立参数化模型来自动完成一些通用性强的任务；UIDL（User Interf ace Design Language）是ANSYS为用户提供专门进行程序界面设计的语言，允许用户改变ANSYS的图形用户界面(GUI)中的一些组项，提供了一种允许用户灵活使用、按个人喜好来组织设计ANSYS图形用户界面的强有力工具；UPFs(User Programmable Features)提供了一套Fortran77函数和例程以扩展或修改程序的功能，该项技术充分显示了ANSYS的开放体系，用户 不仅可以采用它将ANSYS程序剪裁成符合自己所需的任何组织形式（如可以定义一种新的材料，一个新的单元或者给出一种新的屈服 准则），而且还可以编写自己的优化算法，通过将整个ANSYS作为一个子程序调用的方式实现。 鉴于上述特点，近几年来，ANSYS软件在国内外工程建设和科学研究中得到了广泛的应用。但这些应用大多局限于直接运用ANSYS软件进行实际工程分析，对利用ANSYS提供的二次开发工具进行有限元软件设计却很少涉及。本文首次利用ANSYS软件的二次开发功能，以VC++6.0为工具，运用APDL语言，对ANSYS进行二次开发，编制框筒结构－桩筏基础－土相互作用体系与地震反应分析程序。 3.2 程序设计目标 针对某一实际工程问题，ANSYS所提供的APDL语言可对ANSYS软件进行封装。APDL语言即ANSYS软件提供的参数化设计 语言，它的全称是ANSYS Parametric Design Language。使用APD L语言可以更加有效地进行分析计算，可以轻松地进行自动化工作（循环、分支、宏等结构），而且，它是一种高效的参数化建模手段。使用APDL语言进行封装的系统可以只要求操作人员输入前处理 参数，然后自动运行ANSYS进行求解。但完全用APDL编写的宏还存在弱点。比如用APDL语言较难控制程序的进程，虽然它提供了 循环语句和条件判断语句，但总的来说还是难以用来编写结构清晰的程序。它虽然提供了参数的界面输入，但功能还不是太强，交互性 不够流畅。针对这种情况，本文用VC++6.0开发框筒结构－桩筏基础－土相互作用有限元分析程序（简称LW S程序）。
ANSYS模拟大体积混凝土浇筑过程的参数分析_赵英菊
１．ＡＮＳＹＳ分析的原理和步骤 ＡＮＳＹＳ的热分析［１］包括稳态和瞬态两种，如果系统的温度场与时间无关，则称该系统处于稳定的热状态，简称稳态；如果系统的温度场随时间发生变化，则称系统处于瞬态。显然，大体积混凝土的浇筑过程属于瞬态分析，也属于非线性分析。 我们不仅要进行混凝土温度场的模拟还要进行应力场的模拟，所以要用到ＡＮＳＹＳ中耦合分析，ＡＮＳＹＳ提供了两种分析耦合场的方法：直接耦合与间接耦合。 直接耦合法的耦合单元包含所有必须的自由度，仅仅通过一次求解就能得出耦合场分析结果；间接耦合法是以特定的顺序求解单个物理场的模型，通过把第一次场分析的结果作为第二次场分析的载荷来实现两种场的耦合。如我们用到的热－应力耦合分析就是将热分析得到的节点温度作为载荷施加在后序的应力分析中来实现耦合的。基本步骤如下： 第一步：进行热分析，可选择ＳＯＬＩＤ７０单元； 第二步：重新进入前处理器，转换单元类型；将热单元转换为相应的结构单元，原来的ＳＯＬＩＤ７０单元将自动转换为ＳＯＬＩＤ４５单元，其对应的命令是ＥＴＣＨＧ，ＴＴＳ。 第三步：设置结构分析中的材料属性； 第四步：读入热分析结果并将其作为载荷；可采用命令ＬＤＲＥＡＤ读入热分析的节点温度，或点击ＭａｉｎＭｅｎｕ＞Ｓｏｌｕｔｉｏｎ＞ＬｏａｄＡｐｐｌｙ＞Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ＞ＦｒｏｍＴｈｅｒｍａｌＡｎａｌｙｓｉｓ。注意，结果文件的扩展名为＊．ｒｔｈ。 第五步：指定参考温度；在参考温度处，热应力值为零。 第六步：求解及后处理。 ２．温度场的求解 ２．１三种基本传热方式 （１）热传导，遵循傅里叶定律（导热基本定律）：ｑ″＝－λｄＴ ｄｘ ，式中ｑ″为热流密度（Ｗ／ｍ２），λ为导热系数（Ｗ／ｍ?℃），“－”表示热量流向温度降低的方向。 （２）热对流，用牛顿冷却方程来描述：ｑ″＝β（ＴＳ－ＴＢ），式中β为对流换热系数，ＴＳ为固体表面的温度，ＴＢ为周围流体的温度。 （３）热辐射，指物体发射电磁能，并被其它物体吸收转变为热的热量交换过程。 ２．２边界条件 （１）第一类边界条件是指混凝土表面温度Ｔ是时间τ的已知函数，即 Ｔ（ｘ，ｙ，ｚ，τ）＝Ｔｂ（τ） （２）第二类边界条件是指混凝土表面的热流量是时间的已知函数，即 －λ$Ｔ $ｎ ＝Ｔ′（τ） 式中λ—— —导热系数，Ｗ／ｍ?℃或ｋＪ／ｍ?ｈ?℃，Ｗ／ｍ?℃＝３．６ｋＪ／ｍ?ｈ?℃； ｎ—— —表面外法线方向，若表面是绝热的，有：$Ｔ $ｎ ＝０。 （３）第三类边界条件假定经过混凝土表面的热流量与混凝土表面温度Ｔ和气温Ｔａ之差成正比，即 －λ$Ｔ $ｎ ＝β（Ｔ－Ｔａ） 式中β—— —表面放热系数，也称对流系数，Ｗ／ｍ２?℃。其数值与风速ｖａ（ｍ／ｓ）有密切的关系，固体表面在空气中的放热系数可用以下两式计算，单位是ｋＪ／ｍ２?ｈ?℃。 粗糙表面：β＝２３．９＋１４．５０ｖａ（１）光滑表面：β＝２１．８＋１３．５３ｖａ（２）当有模板和保温层时，可按下式计算：β＝１ ∑ δ ｉ λ ｉ ＋１ β ｑ （３）式中δｉ—— —各种保温材料的厚度（ｍ）； λｉ—— —各种保温材料的导热系数（Ｗ／ｍ?Ｋ），可按表１取值［２］； βｑ—— —空气的传热系数，可取２３（Ｗ／ｍ２?Ｋ）。 表１各种保温材料的导热系数λ值（Ｗ／ｍ?Ｋ） （４）当两种条件不同的固体接触时，如接触良好，则在接触面上温度和热流量都是连续的，即Ｔ１＝Ｔ２，λ１（ !Ｔ １ !ｎ ）＝λ２（!Ｔ２ !ｎ ）。 混凝土与空气接触（包括有养护条件）的边界可按照第三类边界条件处理： ＮＳＥＬ，，，！选择与空气接触的表面节点 ＳＦ，ＡＬＬ，ＣＯＮＶ，β，Ｔａｉｒ，！加载表面散热系数和环境温度 混凝土与地基或基岩的边界可以按照第四类边界条件处理，通过定义两种材料的导热系数和初始温度即可。 ２．３热学参数取值基本参数较容易获得，也可参考下表： 表２材料的基本热学参数 ２．３．１水化热的施加在ＡＮＳＹＳ中，混凝土的水化热是通过生热率ＨＧＥＮ来施加的。顾名思义，生热率就是单位时间内混凝土的生热量，即所产生的热量对时间的导数，用表达式表示为： ｈｇｅｎ＝ｄＱ ｄｔ （４）式中：Ｑ—— —混凝土中产生的热量； ｈｇｅｎ—— —混凝土生热率。 混凝土的水化热放热过程与混凝土的绝热温升过程具有一致性，若取指数经验式： ＡＮＳＹＳ模拟大体积混凝土浇筑过程的参数分析 赵英菊王社良康宁娟 （西安建筑科技大学土木工程学院陕西西安７１００５５） 摘要：建筑工程中的大体积混凝土结构越来越多，利用有限元程序ＡＮＳＹＳ进行施工过程的模拟仿真可以形象地给出温度场和应力场的分布情况，同时能考虑各参数随时间的变化。时变参数的选取及其在程序中的实现是仿真分析中的重点和难点，特总结归纳，并给出解决的方法供参考。 关键词：ＡＮＳＹＳ；混凝土；浇筑；时变参数 材料名称λ材料名称λ 木模０．２３黏土砖０．４３ 钢模５８油毡０．０５ 草袋０．１４沥青矿棉０．０９～０．１２ 木屑０．１７沥青玻璃棉毡０．０５ 矿渣０．４７泡沫塑料制品０．０３～０．０５ 黏土１．３８～１．４７泡沫混凝土０．１０ 干砂０．３３水０．５８ 湿砂１．３１空气０．０３ 名称数值单位名称数值单位 混凝土的密度２４００ｋｇ／ｍ３混凝土的导热系数２．７１０Ｗ／ｍ?℃ 土壤的密度１７５０ｋｇ／ｍ３土壤的导热系数０．５８６Ｗ／ｍ?℃ 混凝土的比热０．９６３ｋＪ／ｋｇ?℃混凝土的线膨胀系数１０×１０－６℃ 土壤的比热１．００５ｋＪ／ｋｇ?℃混凝土的导温系数０．００４２ｍ２／ｈ９６
基于VB语言的EXCEL和CST以及AutoCAD与ANSYS等的二次开发
基于VB语言的EXCEL、CST以及HFSS等的二次开发 代码1：vb创建xls表，并写入内容 Set ExcelApp = CreateObject("Excel.Application") '创建EXCEL对象Set ExcelBook = ExcelApp.Workbooks.Add Set ExcelSheet = ExcelBook.Worksheets(1) '添加工作页ExcelSheet.Activate '激活工作页 ExcelApp.DisplayAlerts = False https://www.360docs.net/doc/7010430567.html,="sheet1" ExcelSheet.Range("A1").Value = 100 '设置A1的值为100 ExcelBook.SaveAs "d:\test.xls" '保存工作表 msgbox "d:\test.xls创建成功!" ExcelBook.close set excelApp=nothing set ExcelBook=nothing set ExcelSheet=nothing 将以上代码copy到记事本存为"writexls.vbs"文件，可运行测试 代码2：读execel文件 Set ExcelApp = CreateObject("Excel.Application") '创建EXCEL对象Set ExcelBook = ExcelApp.Workbooks.open("d:\test.xls") Set ExcelSheet = ExcelBook.Worksheets(1) msgbox ExcelSheet.Range("A1").Value 将以上代码copy到记事本存为"readxls.vbs"文件，可运行测试 代码3：上述代码联合调试 Dim ExcelApp,ExcelBook,ExcelSheet Set ExcelApp = CreateObject("Excel.Application") '创建EXCEL对象Set ExcelBook = ExcelApp.Workbooks.Add Set ExcelSheet = ExcelBook.Worksheets(1) '添加工作页ExcelSheet.Activate '激活工作页 ExcelApp.DisplayAlerts = False https://www.360docs.net/doc/7010430567.html,="sheet1" ExcelSheet.Range("A1").Value = 100 '设置A1的值为100 ExcelBook.SaveAs "D:\Study\VBS\Book1.xls" '保存工作表 msgbox "d:\Book1.xls创建成功!" ExcelBook.close set excelApp=nothing set ExcelBook=nothing set ExcelSheet=nothing 'ExcelApp.WorkBooks.Close 'ExcelApp.Quit
七个ansys经典入门实例
“有限元分析及应用”课程有限元分析软件ANSYS6.xed 上机指南 清华大学机械工程系 2002年9月
说明 本《有限元分析软件ANSYS6.1ed:上机指南》由清华大学机械工程系石伟老师组织编写，由助教博士生孔劲执笔, 于2002年9月完成，基本操作指南中的所有算例都在相应的软件系统中进行了实际调试和通过。 本上机指南的版权归清华大学机械工程系所有，未经同意，任何单位和个人不得翻印。
目录 Project1 简支梁的变形分析 (1) Project2 坝体的有限元建模与受力分析 (3) Project3 受内压作用的球体的应力与变形分析 (5) Project4 受热载荷作用的厚壁圆筒的有限元建模与温度场求解 (7) Project5 超静定桁架的有限元求解 (9) Project6 超静定梁的有限元求解 (11) Project7 平板的有限元建模与变形分析 (13)
Project1 梁的有限元建模与变形分析 计算分析模型如图1-1 所示, 习题文件名: beam。 NOTE:要求选择不同形状的截面分别进行计算。 梁承受均布载荷：1.0e5 Pa 图1-1梁的计算分析模型 梁截面分别采用以下三种截面（单位：m）： 矩形截面：圆截面：工字形截面： B=0.1, H=0.15 R=0.1 w1=0.1，w2=0.1，w3=0.2, t1=0.0114，t2=0.0114，t3=0.007 1.1进入ANSYS 程序→ANSYSED 6.1 →Interactive →change the working directory into yours →input Initial jobname: beam→Run 1.2设置计算类型 ANSYS Main Menu: Preferences →select Structural →OK 1.3选择单元类型 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete… →Add… →select Beam 2 node 188 →OK (back to Element Types window)→Close (the Element Type window) 1.4定义材料参数 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural→Linear→Elastic→Isotropic→input EX:2.1e11, PRXY:0.3→OK 1.5定义截面 ANSYS Main Menu: Preprocessor →Sections →Beam →Common Sectns→分别定义矩形截面、圆截面和工字形截面：矩形截面:ID=1,B=0.1，H=0.15 →Apply →圆截面：ID=2,R=0.1 →Apply →工字形截面：ID=3,w1=0.1，w2=0.1，w3=0.2，t1=0.0114，t2=0.0114，t3=0.007→OK
附代码基于C 的ANSYS二次开发
ansys二次开发 1概述 ANSYS是一套功能十分强大的有限元分析软件，能实现多场及多场耦合分析；是实现前后处理、求解及多场分析统一数据库的一体化大型FEA软件；支持异种、异构平台的网络浮动，在异种、异构平台上用户界面统一、数据文件全部兼容，强大的并行计算功能支持分布式并行及共享内存式并行。该软件具有如下特点：(1)完备的前处理功能 ANSYS不仅提供了强大的实体建模及网格划分工具，可以方便地构造数学模型，而且还专门设有用户所熟悉的一些大型通用有限元软件的数据接口（如MSC／NSSTRAN，ALGOR，ABAQUS等），并允许从这些程序中读取有限元模型数据，甚至材料特性和边界条件，完成ANSYS中的初步建模工作。此外，ANSYS还具有近200种单元类型，这些丰富的单元特性能使用户方便而准确地构建出反映实际结构的仿真计算模型。 (2)强大的求解器 ANSYS提供了对各种物理场量的分析，是目前唯一能融结构、热、电磁、流体、声学等为一体的有限元软件。除了常规的线性、非线性结构静力、动力分析外，还可以解决高度非线性结构的动力分析、结构非线性及非线性屈曲分析。提供的多种求解器分别适用于不同的问题及不同的硬件配置。 (3)方便的后处理器 ANSYS的后处理分为通用后处理模块（POST1）和时间历程后处理模块（POST26）两部分。后处理结果可能包括位移、温度、应力、应变、速度以及热流等，输出形式可以有图形显示和数据列表两种。 (4)多种实用的二次开发工具 ANSYS除了具有较为完善的分析功能外，同时还为用户进行二次开发提供了多种实用工具。如宏（Marco）、参数设计语言（APDL）、用户界面设计语言（UIDL）及用户编程特性（UPFs），其中APDL（ANSYS Parametric Design Language）是一种非常类似于Fortran77的参数化设计解释性语言，其核心内容为宏、参数、循环命令和条件语句，可以通过建立参数化模型来自动完成一些通用性强的任务；UIDL（User Interface Design Language）是ANSYS为用户提供专门进行程序界面设计的语言，允许用户改变ANSYS的图形用户界面(GUI)中的一些组项，提供了一种允许用户灵活使用、按个人喜好来组织设计ANSYS图形用户界面的强有力工具；UPFs(User Programmable Features)提供了一套Fortran77函数和例程以扩展或修改程序的功能，该项技术充分显示了ANSYS的开放体系，用户不仅可以采用它将ANSYS程序剪裁成符合自己所需的任何组织形式（如可以定义一种新的材料，一个新的单元或者给出一种新的屈服准则），而且还可以编写自己的优化算法，通过将整个ANSYS作为一个子程序调用的方式实现。 鉴于上述特点，近几年来，ANSYS软件在国内外工程建设和科学研究中得到了广泛的应用。但这些应用大多局限于直接运用ANSYS软件进行实际工程分析，对利用ANSYS提供的二次开发工具进行有限元软件设计却很少涉及。本文首次利用ANSYS软件的二次开发功能，以VC++6.0为工具，运用APDL语言，对ANSYS进行二次开发，编制框筒结构－桩筏基础－土相互作用体系与地震反应分析程序。2程序设计目标 针对某一实际工程问题，ANSYS所提供的APDL语言可对ANSYS软件进行封装。APDL语言即ANSYS软件提供的参数化设计语言，它的全称是ANSYS Parametric
ansys工程实例(4经典例子)解析
输气管道受力分析（ANSYS建模） 任务和要求： 按照输气管道的尺寸及载荷情况,要求在ANSYS中建模，完成整个静力学分析过程。求出管壁的静力场分布。要求完成问题分析、求解步骤、程序代码、结果描述和总结五部分。所给的参数如下： 材料参数：弹性模量E=200Gpa; 泊松比0.26；外径R?=0.6m；内径R?=0.4m；壁厚t=0.2m。输气管体内表面的最大冲击载荷P为1Mpa。 四.问题求解 （一）．问题分析 由于管道沿长度方向的尺寸远大于管道的直径，在计算过程中忽略管道的端面效应，认为在其长度方向无应变产生，即可将该问题简化为平面应变问题，选取管道横截面建立几何模型进行求解。 （二）．求解步骤 定义工作文件名 选择Utility Menu→File→Chang Jobname 出现Change Jobname对话框，在[/FILNAM] Enter new jobname 输入栏中输入工作名LEILIN10074723，并将New log and eror file 设置为YES，单击[OK]按钮关闭对话框 定义单元类型 1)选择Main Meun→Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delte命令，出现Element Type 对话框，单击[Add]按钮，出现Library of Element types对话框。 2）在Library of Element types复选框选择Strctural、Solid、 Quad 8node 82,在Element type reference number输入栏中出入1，单击[OK]按钮关闭该对话框。 3. 定义材料性能参数 1）单击Main Meun→Preprocessor→Material Props→Material models出现Define Material Behavion 对话框。选择依次选择Structural、Linear、Elastic、Isotropic选项，出现Linear Isotropic Material Properties For Material Number 1对话框。 2）在EX输入2e11，在Prxy输入栏中输入0.26，单击OK按钮关闭该对话框。 3）在Define Material Model Behavion 对话框中选择Material→Exit命令关闭该对话框。 4.生成几何模型、划分网格 1）选择Main Meun→Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Circle→Partail→Annulus出现Part Annulus Circ Area对话框，在WP X文本框中输入0，在WP Y文本框中输入0，在Rad1文本框中输入0.4，在Theate-1文本框中输入0，在Rad2文本框中输入0.6，在Theate-2文本框中输入90，单击OK按钮关闭该对话框。 2）选择Utility Menu→Plotctrls→Style→Colors→Reverse Video，设置显示颜色。 3）选择Utility Menu→Plot→Areas，显示所有面。 4) 选择Main Menu→Preprocessor→Modeling→Reflect→Areas，出现Reflect Areas拾取菜
ANSYS 中使用函数加载的一个简单例子
ANSYS 中使用函数加载的一个简单例子 本文将通过一个具体实例说明在ANSYS 中如何使用函数加载，后续将通过该实例在分析过程中遇到的一个问题提出自己的一点看法。 实例的具体说明： 一个1/4 圆柱，内半径30 mm，外半径42 mm，长度100mm，如图1 所示： 所用材料为双线性弹塑性材料，其机械性能为： 弹性模量 E = 201000 Mpa；泊松比μ=0.3
屈服应力σ= 200 Mpa；切线模量Et = 2010使用单元类型solid185 (8 节点六面体单元)。 取整体单元边长4 mm，然后可以直接对该几何模型划分MAP 网格，划分网格结果如图2： 约束条件为： 轴向两个截面为对称边界条件；一个端面约束轴向位移Uz。 载荷条件为： 在外表面施加变化的压力载荷，载荷函数为： P (y) = 8e7 + 7E7 * (Y/42)
即： X = 0 ，Y = 42 (最高点) 时，P = 15E7； X = 42，Y = 0 （最低点）时，P = 8E7。 我们采用函数方式来施加这一压力载荷，首先定义函数： 在Solution 模块中，点击菜单路径： Solution > Define Loads > Apply > Functions > Define/Edit 将会弹出一个函数编辑器，可以在其中定义所需的函数。 在函数编辑器中，函数类型选择为Single equation，即单值函数；计算函数值时使用的插值坐标系( (x,y,z) interpreted in CSYS) 选择0，即总体直角坐标系，如图3 所示：
然后，在函数编辑器中间位置的“Result = “ 小窗口中输入要定义的函数表达式，如果表达式中有x, y, z, time 等变量(供定义函数时使用的“自变量”)，可以用{X},{Y},{Z},{TIME} 等的形式输入；或者点击下面一个小窗口右边的小箭头，会出现一个下拉列表，列出可以选择的变量，然后从该列表中选择某个自变量，则该自变量会按照上述格式写入函数中，如图5 所示：
几个ansys经典实例(长见识)
平面问题斜支座的处理 如图5-7所示，为一个带斜支座的平面应力结构，其中位置2及3处为固定约束，位置4处为一个45o的斜支座，试用一个4节点矩形单元分析该结构的位移场。 (a)平面结构(b)有限元分析模型 图5-7 带斜支座的平面结构 基于ANSYS平台，分别采用约束方程以及局部坐标系的斜支座约束这两种方式来进行处理。 (7) 模型加约束 左边施加X,Y方向的位移约束 ANSYS Main Menu: Solution →Define Loads →Apply →-Structural→Displacement On Nodes →选取2，3号节点→OK →Lab2: All DOF(施加X,Y方向的位移约束) →OK 以下提供两种方法处理斜支座问题，使用时选择一种方法。 ?采用约束方程来处理斜支座 ANSYS Main Menu：Preprocessor →Coupling/ Ceqn →Constraint Eqn ：Const :0, NODE1:4, Lab1: UX,C1:1,NODE2:4,Lab2:UY,C2:1→OK 或者?采用斜支座的局部坐标来施加位移约束 ANSYS Utility Menu：WorkPlane →Local Coordinate System →Create local system →At specified LOC + →单击图形中的任意一点→OK →XC、YC、ZC分别设定为2，0，0,THXY：45 →OK ANSYS Main Menu：Preprocessor →modeling →Move / Modify →Rotate Node CS →To active CS → 选择4号节点 ANSYS Main Menu：Solution →Define Loads →Apply →Structural →Displacement On Nodes →选取4号节点→OK →选择Lab2:UY(施加Y方向的位移约束) →OK 命令流； !---方法1 begin----以下的一条命令为采用约束方程的方式对斜支座进行处理 CE,1,0,4,UX,1,4,UY,-1 !建立约束方程(No.1): 0=node4_UX*1+node_UY*(-1) !---方法1 end --- !--- 方法2 begin --以下三条命令为定义局部坐标系，进行旋转，施加位移约束 !local,11,0,2,0,0,45 !在4号节点建立局部坐标系 !nrotat, 4 !将4号节点坐标系旋转为与局部坐标系相同 !D,4,UY !在局部坐标下添加位移约束 !--- 方法2 end
关于ansys与VC++Fortran程序的接口资料! [精华]
将ANSYS作为子程序调用 对于优化或参数化设计，可以在VC或FORTRAN中将ANSYS作为子程序调用。具体调用方法如下： 1.在VC中调用ANSYS ::WinExec("d:/ANSYS57/BIN/INTEL/ANSYS57 -b -p ansys_product_feature -i input_file -o output_file",SW_SHOWNORMAL); 2.在FORTRAN中调用ANSYS LOGICAL(4) result RESULT=SYSTEMQQ('d:\ANSYS57\BIN\INTEL\ANSYS57 -b -p ansys_product_feature -i input_file -o output_file') 3.说明 1和2中，input_file为用APDL语言编写的ANSYS输入文件。 ansys_product_feature为你的ANSYS产品特征代码。 需要注意的是，在VC中调用ANSYS时，需要加一条判断语句，以确定ANSYS 已经执行完毕。 在ANSYS中当然也可以以VC或FORTRAN作为子程序调用。可以参看有关ANSYS二次开发方面的资料。 这个方法应该是与系统无关的。 在FORTRAN中不需要判断，FORTRAN会等ANSYS执行完毕才继续执行下一条语句。 在VC中，我没有找到与FORTRAN类似的函数，只好加一条循环判断语句。 如果谁能找着这样的函数，请告诉我，谢谢！ 判断方法很简单，只需判断错误文件file.err是否可写就可以了。 因为当ANSYS在运行时，file.err是不可写的，只有当它运行完毕，此文件才可写。 好贴，请教如何在VB中调用ansys？ 这是我早期的帖子，请参考： https://www.360docs.net/doc/7010430567.html,/dispbb ... ID=2923&ID=2923 在第二页中已经对VC调用ANSYS的方法进行了更新，如下所示： VC调用ANSYS的示例程序。 //Test.cpp #include "stdio.h" #include"process.h" void main() { int result; printf("Solving..."); result=system("d:/ANSYS57/BIN/INTEL/ANSYS57 -b -p ansysul -i test.txt -o test.out"); //不用::WinExec，就用不着等待语句，可以实现用FORTRAN调用一样的效果。 printf("Solution finished..."); }
一个经典的ansys热分析实例(流程序)
/PREP7 /TITLE,Steady-state thermal analysis of pipe junction /UNITS,BIN ! 英制单位；Use U. S. Customary system of units (inches) ! /SHOW, ! Specify graphics driver for interactive run ET,1,90 ! Define 20-node, 3-D thermal solid element MP,DENS,1,.285 ! Density = .285 lbf/in^3 MPTEMP,,70,200,300,400,500 ! Create temperature table MPDATA,KXX,1,,8.35/12,8.90/12,9.35/12,9.80/12,10.23/12 ! 指定与温度相对应的数据材料属性；导热系数；Define conductivity values MPDATA,C,1,,.113,.117,.119,.122,.125 ! Define specific heat values（比热） MPDATA,HF,2,,426/144,405/144,352/144,275/144,221/144 ! Define film coefficient;除144是单位问题，上面的除12也是单元问题 ! Define parameters for model generation RI1=1.3 ! Inside radius of cylindrical tank RO1=1.5 ! Outside radius Z1=2 ! Length RI2=.4 ! Inside radius of pipe RO2=.5 ! Outside pipe radius Z2=2 ! Pipe length CYLIND,RI1,RO1,,Z1,,90 ! 90 degree cylindrical volume for tank WPROTA,0,-90 ! 旋转当前工作的平面；从Y到Z旋转-90度；；Rotate working plane to pipe axis CYLIND,RI2,RO2,,Z2,-90 ! 角度选择在了第四象限；90 degree cylindrical volume for pipe WPSTYL,DEFA ! 重新安排工作平面的设置；另外WPSTYL,STAT to list the status of the working plane；；Return working plane to default setting BOPT,NUMB,OFF ! 关掉布尔操作的数字警告信息；Turn off Boolean numbering warning VOVLAP,1,2 ! 交迭体；Overlap the two cylinders /PNUM,VOLU,1 ! 体编号打开；Turn volume numbers on /VIEW,,-3,-1,1