ANSYS/APDL高級工程應用實例分析與二次開發(fā)

ANSYS公司目前是CAE（Computer Aided Engineering）領域的先行者之一。ANSYS公司一直致力于分析設計軟件的開發(fā)、維護及售后服務，不斷吸取當今世界最新的計算方法和計算機技術，領導著有限元界的發(fā)展趨勢，并為全球工業(yè)界廣泛接受，擁有全球最大的用戶群。

ANSYS軟件作為最早通過ISO9001質量認證的設計分析軟件，其全面的分析功能涉及結構、熱、流體、電磁場、碰撞、板材成形等多個領域，產(chǎn)品應用的深度、廣度、計算結果的高精度及其圖形界面的易學易用，已經(jīng)使之成為機械工業(yè)領域產(chǎn)品開發(fā)設計必不可少的伙伴。

ANSYS軟件有兩種操作方式，即用戶圖形界面（GUI）操作與參數(shù)化設計語言（APDL）操作。對于前者，市面上已經(jīng)有較多關于各版本的各種介紹性或應用性的書籍，這就使得很多讀者能方便地學習、熟悉ANSYS軟件，也產(chǎn)生了一大群的初、中級用戶，這個基數(shù)是很大的。對于后者，在ANSYS軟件中，每個GUI操作對應著一句APDL命令；相反，并不是所有的APDL命令都有一個GUI操作，所以若要進行復雜的分析或要對某個模型進行修改后重新分析，采用GUI操作難以完成或過程繁雜，而運用APDL命令可以方便地實現(xiàn)，這就是APDL語言的優(yōu)勢。另外，對于入門用戶，開始即使用APDL命令方式分析、解決問題將有助于更加深刻地理解和運用ANSYS軟件；對于初、中級用戶，選用APDL命令操作方式將大大提高其ANSYS運用水平；對于高級用戶，本書也可作為查找操作命令的參考書籍。

主要內容

本書從工程實際分析出發(fā)，結合作者長期使用的經(jīng)驗，詳細介紹了ANSYS參數(shù)化設計語言（ANSYS Parameter Design Language）的相關概念及語法定義、編寫過程、調用步驟。為了使讀者能熟練運用一些慣用的關鍵命令，對部分命令配置了相關操作實例。最后，結合相應的實際機械類、土木類工程實例，使讀者能對各部分APDL命令的運用作進一步串連與深化理解，以實現(xiàn)ANSYS使用水平從初級到高級的過渡。

特點

新穎性：本書給出的工程實例新穎，同時具有一定的典型性，有相應的工程實際背景。

詳細性：本書首先介紹了APDL語言的編寫結構、參數(shù)變量與數(shù)組的類型及定義、程序結構控制、宏命令、二次開發(fā)等內容；然后結合一定的實例，就“前處理器”、“加載與求解處理器”、“后處理器”、“實用菜單”分類介紹與解釋其中常用的命令語句；最后給出較多由淺至深的工程實例。

實用性強：無論是菜單及命令的介紹，還是各個具體分析領域的應用，都是基于工程實例的基礎上，而且這些分析實例都具有一定的普遍性和典型性，有很好的借鑒作用。

適用面廣：本書的立足點為編程語言教程，可作為對ANSYS軟件感興趣的初學者的啟蒙教程，也可作為ANSYS中、高級讀者檢索APDL命令的主要參考資料。

可移植性強：APDL語言對于所有版本的ANSYS都是適用的，版本依賴性弱，具有較強的移植性，能更好地適應當前不斷更新版本而不過時的資料實用性要求。

適用對象

本書由淺入深，簡單易懂，可作為高校理工科相關專業(yè)高年級本科生、研究生和教師學習ANSYS軟件的教材，也可作為科學研究及工程技術人員的參考資料。通過閱讀本書，讀者必將會對ANSYS有一個全新的深層次的了解與掌握。

編寫分工

本書由周寧等編著，郝文化審校。同時參與本書編寫工作的還有鄒素瓊、冼進、趙秋云、趙繼軍、彭藝、曲輝輝、周章、蔣波、徐留旺、曹振宇、張婷、溫凌霜、魯?shù)么洹⑹Y澤平、魏樂、韓翔、程小英、譚小麗、盧麗娟、李小瓊、周宏、羅吉、許翔燕、陳春、張忠、方小馬、黃姹英、周明、宋晶、鄧勇等，在此一并表示感謝！

由于編者水平有限，時間倉促，書中難免會有不足甚至錯誤之處，懇請讀者及各位專家批評指正。為充分展現(xiàn)本書的編寫特點，幫助讀者深刻理解本書編寫意圖與內涵，進一步提高對本書的使用效率，我們建立本書使用指導聯(lián)絡方式，這將是讀者與編者之間交流溝通的直通車，歡迎讀者將圖書使用過程中的各種問題與探討、建議反饋給我們，本書編者會竭誠給以答復。我們的聯(lián)系方式E-mail：china_54@tom.com。

本書提供APDL命令流，可從中國水利水電出版社網(wǎng)站下載，網(wǎng)址為：http://www. waterpub.com.cn/softdown/。

編 者

2007年6月

前言
第一篇 基礎篇
第1章 APDL簡介 1
1.1 APDL語言介紹 1
1.2 APDL語言應用示例 1
1.2.1 參數(shù)化建模實例 2
1.2.2 用APDL命令進行流程控制實例 3
1.2.3 APDL命令流全過程分析實例 3
1.3 本章小結 7
第2章 數(shù)據(jù)類型及其用法 8
2.1 ANSYS數(shù)據(jù)類型及命名規(guī)則 8
2.1.1 參數(shù)數(shù)據(jù)類型 8
2.1.2 參數(shù)命名規(guī)則 9
2.2 ANSYS標量參數(shù)及其用法 10
2.2.1 參數(shù)的定義和賦值 10
2.2.2 參數(shù)的列表顯示 14
2.2.3 刪除參數(shù) 17
2.2.4 字符參數(shù)的用法 18
2.2.5 參數(shù)值的替換 18
2.2.6 參數(shù)運算表達式 21
2.2.7 參數(shù)的存儲與恢復 22
2.3 ANSYS數(shù)組參數(shù)及其用法 24
2.3.1 數(shù)組參數(shù)基本概念 24
2.3.2 數(shù)組參數(shù)的定義與賦值 26
2.3.3 表參數(shù)的概念與賦值 32
2.3.4 數(shù)組參數(shù)的列表顯示和圖形顯示 33
2.3.5 數(shù)組參數(shù)的刪除、存儲與恢復 39
2.3.6 數(shù)組參數(shù)寫入數(shù)據(jù)文件 39
2.3.7 數(shù)組參數(shù)間的運算 41
2.4 ANSYS內部函數(shù) 47
2.4.1 ANSYS內部函數(shù)介紹 47
2.4.2 ANSYS內部函數(shù)舉例 48
2.5 本章小結 49
第3章 APDL語言程序控制 50
3.1 條件控制語句 50
3.1.1 條件控制語句基本形式 50
3.1.2 條件控制語句基本命令 51
3.1.3 條件控制語句演變形式 53
3.1.4 條件控制語句舉例 54
3.2 循環(huán)控制語句 55
3.2.1 DO循環(huán) 55
3.2.2 DOWHILE循環(huán) 58
3.3 其他控制語句 59
3.3.1 無條件轉移語句 59
3.3.2 固定增量循環(huán)語句 60
3.3.3 冒號循環(huán)語句 61
3.4 本章小結 62
第4章 APDL語言常用命令 63
4.1 準備知識 63
4.2 一般前處理器命令 67
4.2.1 設定單元類型及選項命令 67
4.2.2 實常數(shù)定義命令 67
4.2.3 材料定義命令 67
4.2.4 截面定義命令 70
4.2.5 建模命令 71
4.2.6 圖元操作部分 74
4.2.7 圖元移動、復制、映射、刪除 76
4.2.8 網(wǎng)格劃分常用命令 77
4.2.9 編號控制常用命令 81
4.2.10 耦合與約束方程常用命令 82
4.3 求解處理器命令 84
4.3.1 加載命令 84
4.3.2 求解命令 90
4.4 通用后處理器命令 94
4.5 時間歷程后處理命令 98
4.6 實用菜單命令 100
4.6.1 文件相關設定 100
4.6.2 選擇命令 100
4.6.3 列表命令 102
4.6.4 繪圖命令 102
4.6.5 圖形顯示控制命令 103
4.7 宏命令及宏文件 106
4.7.1 創(chuàng)建宏文件 106
4.7.2 宏的變量 110
4.7.3 宏的搜索路徑 112
4.7.4 宏的運行 112
4.7.5 宏庫文件 114
4.7.6 宏的加密 115
4.8 本章小結 117
第二篇 機械應用篇
第5章 循環(huán)載荷作用下的力學分析 118
5.1 問題描述 118
5.2 GUI方式求解過程 119
5.2.1 定義工作標題和工作文件名 119
5.2.2 定義單元屬性 119
5.2.3 建立幾何實體模型 121
5.2.4 網(wǎng)格劃分 124
5.2.5 進入求解器加載并求解 126
5.2.6 進入時間歷程后處理器查看結果 132
5.2.7 進入通用后處理器查看結果 136
5.3 命令流方式求解 138
5.4 本章小結 141
第6章 超聲疲勞試樣諧響應分析 143
6.1 問題描述 143
6.2 GUI操作方式 144
6.2.1 定義工作標題和工件文件名 144
6.2.2 定義單元屬性 145
6.2.3 建立幾何模型 147
6.2.4 生成網(wǎng)格模型 150
6.2.5 進入求解器并指定分析類型 153
6.2.6 諧響應分析 155
6.2.7 進入POST26后處理器查看結果 157
6.2.8 進入通用后處理器查看結果 160
6.3 命令流方式求解 163
6.4 本章小結 165
第7章 軸承過盈裝配分析 166
7.1 問題描述 166
7.2 GUI操作方式求解 167
7.2.1 定義工作標題和工件文件名 167
7.2.2 定義單元屬性 167
7.2.3 建立幾何模型 169
7.2.4 網(wǎng)格劃分 175
7.2.5 定義耦合 178
7.2.6 利用接觸向導生成接觸 180
7.2.7 加載求解 182
7.2.8 查看求解結果 185
7.2.9 退出ANSYS 189
7.3 命令流方式求解 189
7.4 本章小結 195
第8章 焊接過程仿真分析 196
8.1 問題描述 196
8.2 GUI方式求解過程 197
8.2.1 定義工作標題和工作文件名 197
8.2.2 定義單元屬性 197
8.2.3 建立幾何實體模型 201
8.2.4 網(wǎng)格劃分 202
8.2.5 進入求解器加載并求解 204
8.2.6 進入時間歷程后處理器查看結果 216
8.2.7 進入通用后處理器查看結果 219
8.3 命令流方式求解 221
8.4 本章小結 233
第三篇 土木應用篇
第9章 橋梁結構仿真分析 234
9.1 斜拉橋動力特性分析 234
9.1.1 問題描述 234
9.1.2 GUI方式求解 236
9.1.3 命令流方式求解 269
9.2 拱橋移動載荷作用分析 279
9.2.1 問題描述 279
9.2.2 GUI方式求解 279
9.2.3 命令流方式求解 279
9.3 本章小結 286
第10章 建筑結構仿真分析 287
10.1 樓層澆注過程仿真分析 287
10.1.1 問題描述 287
10.1.2 GUI方式求解 288
10.1.3 命令流方式求解 316
10.2 水庫大壩地震響應分析 325
10.2.1 問題描述 325
10.2.2 GUI方式求解 325
10.2.3 命令流方式求解 325
10.3 本章小結 334
第11章 地下結構仿真分析 336
11.1 隧道開挖仿真分析 336
11.1.1 問題描述 336
11.1.2 GUI方式求解 337
11.1.3 命令流方式求解 355
11.2 排水管道仿真分析 360
11.2.1 問題描述 360
11.2.2 GUI方式求解 360
11.2.3 命令流方式求解 361
11.3 本章小結 368
第四篇 APDL語言二次開發(fā)篇
第12章 APDL語言二次開發(fā) 369
12.1 ANSYS二次開發(fā)概述 369
12.1.1 UIDL（用戶界面設計語言） 369
12.1.2 UPFs（用戶程序特性） 370
12.1.3 數(shù)據(jù)接口 370
12.1.4 APDL（參數(shù)化程序設計語言） 370
12.2 APDL二次開發(fā)功能 371
12.2.1 定制工具條按鈕 371
12.2.2 定制參數(shù)輸入對話框 377
12.2.3 調用程序已有對話框 380
12.2.4 調用拾取對話框 381
12.2.5 定制運行進度對話框 382
12.3 APDL二次開發(fā)實例 383
12.3.1 實例背景 383
12.3.2 二次開發(fā)實例過程 383
12.3.3 運行實例 400
12.4 本章小結 405　　ANSYS軟件一般分析過程包括：建立有限元模型－施加邊界條件－求解計算－結果分析。為完成這些步驟，ANSYS軟件提供了兩種操作方式，即用戶圖形界面（GUI）操作與參數(shù)化設計語言（APDL）操作。ANSYS參數(shù)化設計語言（ANSYS Parameter Design Language）是一種通過參數(shù)化變量方式建立分析模型的腳本語言。它可用任何ASCII文件的編輯軟件生成，如記事本文件。建立的APDL命令流文件不受軟件版本和系統(tǒng)平臺的限制，特別適用于復雜模型及模型需要多次修改重復分析的問題，也更加有利于保存和交流。
　　本書對ANSYS參數(shù)化設計語言，即APDL語言的編寫結構、參數(shù)變量與數(shù)組的類型及定義、程序結構控制、宏命令等內容進行了詳細的闡述；然后結合一定的實例，依照前處理器、加載與求解處理器、后處理器、后處理器、實用菜單分類，對常用APDL命令的使用格式、相關變量進行了全面的解釋。最后，由淺至深逐步給出實用、豐富的機械類與土木類工程實例，以及每個實例的APDL源代碼和注釋。
　 本書內容由淺入深，簡單易懂，可作為高校理工科相關專業(yè)高年級本科生、研究生和教師學習ANSYS軟件的教材，也可作為科學研究及工程技術人員的參考資料。通過閱讀本書，讀者必將會對ANSYS有一個全新的、深層次的了解和掌握。
　　本書提供APDL命令流，可從中國水利水電出版社網(wǎng)站下載，網(wǎng)址為http://www.waterpub.com.cn/softdown/。

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