基于Visual+C++6.0的有限元参数化建模

Out<<" /VUP l Z" <<endl; Out <<" mp ex l Z O6e9" < <endl; / / 定义材料属 性
Out<<" mp nuxy l O 3" <<endl; Out<<" mp dens l O OO785" <<endl; Out <<" ET l SOLIDl 87" <<endl; / / 选取单元
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Keywords, FEM( the Finite Element Method) ; parameterized model-building; APDL language; graphic user interface
0引言
建模是有限元分析过程中的一个重要过程, 对于复杂的工程结构物, 建立一个合理的模型相 当 耗 时 费 力, APDL ( Ansys Parametric Design Language) 语言是有限元分析软件 ANSYS 自 带 的一种批处理语言, 它为参数化的有限元建模提 供了一个有力的工具, 虽然 APDL 语言具有基本 的变量赋值和判断循环功能, 然而其编程功能终 归 没 有 计 算 机 语 言 ( 如 C~ Basic~ Fortran 等 ) 强 大, 手 写 APDL 批 处 理 程 序 并 不 十 分 直 观 和 方 便, Visual C+ + 6. 0是微软公司开发的具有良好 图形用户界面的软件开发工具, 怎样将两者的优 势结合在一起, 本文结合一个例子对此进行了初 步的探索和尝试, 例子表明基于 Visual C+ + 6. 0 的有限元参数化建模给有限元软件二次开发和工 程应用带来了很大的方便,
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Out <<" VSBV l Z " <<endl; / / 体l 减去体Z Out < < " VATT l l " < <endl; / / 赋 材 料 属 性 和 单 元类型
Out < < " SMRT 6" < < endl; / / 分 网 ( 智 能 网 格 划 分 6)
Out<<" Vmesh all" <<endl; / / 分网 Out<<" fini" <<endl;
1 一个悬臂梁的例子
1. 1 说 明 文献[1]以一根悬臂梁为研究对象, 对该梁的
缺陷( 一道凹槽)和固有频率之间的关系进行了探 讨,进行这种探讨的前提是做大量的数值试验, 也 就是根据不同的故障形式建立大量的有限元模 型, 然后计算得到不同的频率值,该梁的三维形状
收稿日期, 2002-05-17
如图1所示,
3结语
本文的工作实际上是一种基于 ANSYS 的二 次开发 二次开发就是用来解决通用程序与专业 需要之间矛盾的一种方法或途径 本文的经验为 基 于 AN SYS 的 二 次 开 发 提 供 了 一 种 新 的 思 路 归纳起来本文提出的二次开发方法具有如下优 点
1 从参数确定到建立有限元模型是一个较为 复杂的过程, 如果单靠 APDL 语言完成这个过程 有 时 会 显 得 不 自 然 如 果 将 APDL 语 言 与 C+ + 语言结合起来则可以较好的解决这一问题
2 对于用户而言, 这种建模方式也是非常快 捷和直观的
3 利用面向对象的可重用性好的特点, 可以 方便的扩充模型类库, 为建立更大更复杂的模型 做好准备
参考文献
1 李晓彬. 基于神经网络的工程结构在线监测与故障诊 断研究. 硕士学位论文 . 武汉 武汉理工大学交通学 院, 2002
2 钱能. C+ + 程序设计教程. 北京 清华大学出版社, 1999
Out<<" V l Z 3 4 5 6 7 8 " <<endl; / / 形成体
Out<<" V 9 lO ll lZ l3 l4 l5 l6" <<endl;
Out < < " VGEN Z " < < Def - X-Def - W/ Z <
< " " < < O < < " " < < ~ei-Def - D < < " endl; / / 移动体命令
2 写出几何外形生成算法 分网算法等; 3 构造模型类 将上述控制参数 成员变量 和算法 成员函数 封装成类
在完成了梁模型类的设计后, 还可以设计出 各种形式的模型类 例如, 对于一个机械系统而 言, 可以先设计出基座类 轴承类 齿轮类等, 然后
组装 成一个完整的机械模型 这就完成了一个
图4 ANSYS 模型
尝试借助于 Visual C+ + 6. 0的图形用户界面生成 APDL 代码文本,
关键词 有限元 参数化建模 APDL 语言 图形用户界面
Abstract, The model-building of FEM ( the Finite Element Method) is a complex procedure. The APDL language is one of the parameteric FEM model-building tools. This paper tried to generate the APDL code text by using the graphic user interf ace in the Visual C + + 6. 0 env ir onment .
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图 3 所 示 是 程 序 对 话 框, 图 4 是 对 应 的 ANSYS 模型
交通与计算机 2002年第5期 第20卷 总第108期
大的参数化建模
图3 程序对话框
2 基本步骤与扩充
由 上面的例子, 可 以 归 纳 出 基 于 Visual C+ + 6. 0的参数化建模的步骤
1 列出模型的基本控制参数 几何尺寸 材料 属性 边界条件和外载等;
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of interest out<<" modopt, subsp, 10, 0, 1e20" <<endl; out <<" subopt , 18" <<endl; / / 1Subspace working
size out<<" solve" <<endl; out<<" finish" <<endl; out. close ;
首先需要用 C+ + 语言[Z]编制一个缺陷梁类 头文件中类的声明如下,
class Def - Beam { prOtected,
//梁长 梁宽 梁高 dOuble Len Wid ~ei; //凹槽宽度 深度 凹槽中心线的 X 坐标 dOuble Def - W Def - D Def - X; public, Def - Beam( ) ; Def - Beam( dOuble len dOuble Wid dOuble hei dOuble def-W dOuble def-d dOuble def-x) ; VOid File-Out-Ans( char % f ilename) ; / / 运用 APDL 语言进行参数化建模
Out<<" /sOlu" <<endl; / / 进入求解阶段 Out<<" antype mOdal" <<endl; / / 模态分析 Out<<" dk l O all" <<endl; / / 约束 Out<<" dk 4 O all" <<endl; Out<<" dk 5 O all" <<endl; Out<<" dk 8 O all" <<endl; / / 1lO, Number Of mOdes tO exact; / / 1O, beginning Or lOWer end Of freguentcy range Of interest / / 1leZO, ending Or upper end Of freguentcy range
Out<<" k 9 " <<endl; Out<<" k l O " <<Def -W<<endl; Out < < " k l l " < < Def - W < < " " < < Wid < < endl; Out<<" k lZ " <<O <<" " <<Wid<<endl;