ANSYS三杆桁架的优化设计文档格式.docx

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基本尺寸B变化范围：

1～2m（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操作方式：

（1）定义工作文件名和工作标题：

1）定义工作文件名：

UtilityMenu-File-ChangeJobname,输入文件名“litao”,单击“OK”。

2）定义工作标题：

UtilityMenu-File-ChangeTitle,输入工作标题“litao”,单击“ＯＫ”。

（2）定义参数和材料属性：

1）定义参数初始值：

UtilityMenu-Parameters-ScalerParameters,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”。

设置材料属性：

MainMenu-Preprocessor-MaterialProps-MaterialModels,设置材料属性“EX=2.2e11,PRXY=0.3”设置单元密度为“DENS=7800”，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：

MainMenu-Preprocessor-ElementType-Add/Edit/Delete,

在“LibraryofElementType”左面的列表栏选择StructuralLink”,右边的为“2Dspar1”如图所示，完成单元类型设置。

2）定义实常数：

MainMenu-Preprocessor-RealConstants-Add/Edit/Delete,在“Cross-sectionalareas”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：

MainMenu-Preprocessor-ModelingCreat-Keypoints-InActiveCS,生成如下节点。

节点号

X坐标

Y坐标

Z坐标

1

-B

2

3

B

4

-2

2）关闭坐标系符号显示，并且打开节点编号显示。

3）生成第一个单元：

MainMenu-Preprocessor-ModelingCreat-Elements-AutoNumber-ThruNodes,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：

MainMenu-Preprocessor-ModelingCreat-Elements-ElemAttributes,在实常数设置后面选择“2”，单击“OK”。

5）生成第二单元：

MainMenu-Preprocessor-ModelingCreat-Elements-AutoNumber-ThruNodes,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：

MainMenu-Preprocessor-ModelingCreat-Elements-ElemAttributes,在实常数设置后面选择“3”，单击“OK”。

7）生成第三单元：

MainMenu-Preprocessor-ModelingCreat-Elements-AutoNumber-ThruNodes,在图形屏幕上拾取编号为“3”和“4”的节点，单击“OK”。

生成结果如图所示。

（5）施加约束和载荷

施加边界约束：

MainMenu-Solution-Apply-Displancement-OnNode,在图形屏幕上拾取编号为“1,2,3”的节点，单击“OK”。

在“DOFstobeconstrained”后选择“AllDOF”,单击“OK”，。

1）施加集中载荷：

MainMenu-Solution-Load-Apply-Strutural-Force/Moment-OnNode，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”，完成集中载荷的施加，得到结果如图所示。

2）保存数据：

单击工具栏上的“Save_DB”.

3）求解运算：

MainMenu-Solution-Solve-CurrentLS,File-close，ok。

出现信息警告窗口，求解结束。

4）保存优化结果到文件：

UtilityMenu-File-Saveas,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：

MainMenu-GeneralPostproc-ElementTable-DefineTable,在“UserLableforitem”后面输入栏中输入“EVOLUME”，并选择“Geometry”和“ElemVolumeVOLU”,单击“OK”，又单击“Close”。

2）计算单元体积总和：

MainMenu-GeneralPostproc-ElementTabe-SumofEachItem,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：

MainMenu-Parmeters-GetScalarData,在第一栏中选择“ResultsData”,在第二栏中选择“ElemTabeSums

”,单击“OK”，并定义参数名为

“VTOT”，单击“OK”关闭该对话框。

4）计算初始质量：

UtilityMenu-Parmeters-ScalarParameters,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。

5）设置单元表：

MainMenu-GeneralPostproc-ElementTable-DefineTable,在“UserLableforitem”后面输入栏中输入“SIGMA”，并选择“BySequenceNum”和“LS”,后面输入数字“

1”单击“OK”，又单击“Close”，关闭对话框。

6）得到第一杆的轴向应力：

UtilityMenu-Parameters-GetScalarData,在第一栏中选择“ResultsData”,在第二栏中选择“ElemTabeData”,单击“OK”，并定义参数名为“sig1”，在“ElementnumberN”后输入数字“1”，在“ElemTableDatatobeRetrieved”后面选择栏中选择“SIGMA”，单击“Apply”，则关闭对话框，又打开“GetScalarData”对话框。

7）得到第二杆的轴向应力：

UtilityMenu-Parameters-GetScalarData,在第一栏中选择“ResultsData”,在第二栏中选择“ElemTabeData”,单击“OK”，并定义参数名为“sig2”，在“ElementnumberN”后输入数字“2”，在“ElemTableDatatobeRetrieved

”后面选择栏中选择“SIGMA

”，单击“Apply”，则关闭对话框，又弹出“GetScalarData”对话框。

8）得到第三杆的轴向应力：

UtilityMenu-Parameters-GetScalarData,在第一栏中选择“ResultsData”,在第二栏中选择“ElemTabeData”,单击“OK”，并定义参数名为“sig3”，在“ElementnumberN”后输入数字“3”，在“ElemTableDatatobeRetrieved”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：

UtilityMenu-Parameters-ScalarParameters,定义“sig1=abs（sig1）,sig2=abs（sig2）,sig3=abs（sig3）”,单击“close”,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：

UtilityMenu-Poltctrls-Style-SizeandShap,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”，得到结果如图所示。

3）生成优化分析文件：

UtilityMenu-File-WriteDBLogFile,输入分析文件名为“Trus_Opt”,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：

MainMenu-DesignOpt-Assign,指定文件名为“Trus_Opt.lgw”,单击“OK”。

2）指定设计变量：

MainMenu-DesignOpt-DesignVariables,在“ParameterName”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：

MainMenu-DesignOpt-DataVariables,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）保存优化数据库：

MainMenu-DesignOpt-OptDatabase-Save,保存文件名为“Trus_var.opt”,单击“OK”。

5）设置目标函数：

MainMenu-DesignOpt-Objective,选择“WT”，并在“ConvergenceTolerance

”后面输入“1”，单击“OK”。

6）指定一阶优化方法：

MainMenu-DesignOpt-Method/Tool，选择“First-order”，并在“Maximumiteration”后面输入“15”，单击“OK”。

7）保存数据：

单击“Save_DB”。

8）运行优化：

MainMenu-DesignOpt-Run。

9）保存优化结果到文件：

UtilityMenu-File-Saveas,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：

MainMenu-DesignOpt-DesignSet-list，选择“BESTSet”，单击“OK”。

2）查看所有设计序列：

MainMenu-DesignOpt-DesignSet-list，选择“ALLSets”，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