ansys軟件在壓力容器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用

《ansys軟件在壓力容器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、第23卷第3期湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報2008年06月Vol.23No.3JournalofHubeiUniversityofTechnologyJun.2008[文章編號]1003-4684(2008)0320064203ANSYS軟件在壓力容器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用周金枝,李小飛(湖北工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,湖北武漢430068)[摘要]介紹了ANSYS參數(shù)化設(shè)計語言APDL以及ANSYS的優(yōu)化設(shè)計過程,結(jié)合APDL編程技術(shù)和ANSYS的優(yōu)化設(shè)計模塊對一個壓力容器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計,得到滿意的結(jié)果,這表明基于有限元分析的ANS

2、YS程序優(yōu)化技術(shù)是進(jìn)行壓力容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計、提高設(shè)計精度和效率的有效手段.[關(guān)鍵詞]優(yōu)化設(shè)計;有限元分析;ANSYS軟件;壓力容器[中圖分類號]TH311,TP391.72[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]:A優(yōu)化設(shè)計是最優(yōu)化技術(shù)和計算機(jī)計算技術(shù)在設(shè)其中,F(X)稱為目標(biāo)函數(shù)(OBJ),是表示設(shè)計特征計領(lǐng)域應(yīng)用的結(jié)果.優(yōu)化設(shè)計為工程設(shè)計提供了一的獨(dú)立變量,它是設(shè)計要求函數(shù),常包括重量、尺寸、種重要的科學(xué)設(shè)計方法,在解決復(fù)雜設(shè)計問題時,它形狀、支撐位置、材料費(fèi)用等性能準(zhǔn)則.能從眾多的設(shè)計方案中找到盡可能完善的或最適宜約束條件gi(X)、hj(X

3、)為狀態(tài)變量(SV),是根的設(shè)計方案.在設(shè)計過程中,常常需要根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計據(jù)用戶指定的準(zhǔn)則來判斷設(shè)計模型的響應(yīng)參數(shù)項,的要求,合理確定各種參數(shù),例如:重量、成本、性能、通常包括內(nèi)力、彎矩、應(yīng)力、位移等,只有符合狀態(tài)變承載能力、外廓尺寸等,以期達(dá)到最佳的設(shè)計目標(biāo).量要求的設(shè)計才是合理的設(shè)計.ANSYS軟件是容結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁、聲學(xué)于X是由設(shè)計中需優(yōu)選的設(shè)計參數(shù)組成的向量稱一體的大型通用有限元分析軟件,其內(nèi)嵌的參數(shù)化為設(shè)計變量(DV),通常包括幾何尺寸、材質(zhì)、載荷位設(shè)計語言(APDL)用建立智能分析的手段為用戶提置、約束位

4、置等,每個設(shè)計變量都有上下限,應(yīng)規(guī)定供了自動完成循環(huán)的功能,即程序的輸入可設(shè)定為設(shè)計變量的變化范圍.根據(jù)指定的函數(shù)、變量以及選出的分析標(biāo)準(zhǔn)作決定.這樣的功能擴(kuò)展完全滿足優(yōu)化設(shè)計的要求,而且其2ANSYS優(yōu)化設(shè)計的基本過程強(qiáng)大的前處理建模、可視化界面也是其他優(yōu)化語言所無法比擬的.ANSYS優(yōu)化設(shè)計可以通過如下2種方法來實(shí)[2,3]現(xiàn).1優(yōu)化設(shè)計基本原理1)批處理方式.若用戶對于ANSYS命令相當(dāng)熟悉,則可選擇用命令輸入整個優(yōu)化文件,并通過批優(yōu)化設(shè)計主要包含2部分內(nèi)容:優(yōu)化設(shè)計問題處理方式優(yōu)化.該方法實(shí)用于復(fù)雜靈活且需要大量

5、的建模和優(yōu)化設(shè)計問題的求解.優(yōu)化設(shè)計的基本原機(jī)時的分析任務(wù)(如非線性).理是通過構(gòu)建優(yōu)化模型,運(yùn)用各種優(yōu)化方法,通過在2)GUI方式.GUI方式具有更大的靈活性,而滿足設(shè)計要求的條件下迭代計算,求得目標(biāo)函數(shù)的且可以實(shí)時看到循環(huán)過程的結(jié)果.但使用GUI方式極值,得到最優(yōu)設(shè)計方案.優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型可表時,首先要建立模型的分析文件,然后可交互式使用[1]示為:優(yōu)化處理器的功能以確定設(shè)計空間,便于后續(xù)優(yōu)化RNminF(X)(x1,x2,?,xn)∈R.處理.這些初期交互式的操作可以幫助用戶縮小設(shè)s.t.gi(X)≤0(i=1,

6、2,?,m),計空間的大小,使優(yōu)化過程得到更高的效率.hj(X)≤0(j=m+1,m+2,?,p).利用ANSYS進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的程序文件應(yīng)[收稿日期]2007-12-01[作者簡介]周金枝(1964-),女,湖北武漢人,湖北工業(yè)大學(xué)教授,研究方向:結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計算及仿真.?1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net第23卷第3期周金枝等ANSYS軟件在壓力容器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用6

7、5T包括指定分析文件、聲明優(yōu)化變量、選擇優(yōu)化方法Wt=minF(X)X=(x1,x2),(可采用零階方法或一階方法)和指定優(yōu)化循環(huán)控制16≤x1≤19,21≤x2≤25,方式等幾步.分析文件包括前處理、求解、后處理3σ≤[σ].個階段.1)前處理階段主要用來構(gòu)建有限元模型,應(yīng)其中F(X)表示容器的重量,X=(x1,x2]表示容器完成參數(shù)化設(shè)計變量,指定單元類型,設(shè)置單元實(shí)常的壁厚,σ表示優(yōu)化設(shè)計中結(jié)構(gòu)的等效應(yīng)力強(qiáng)度.根數(shù),設(shè)置材料屬性,生成實(shí)體模型并進(jìn)行單元劃分.據(jù)設(shè)計的要求,沿壁厚的應(yīng)力不能大于[σ].此步驟與普通有限

8、元分析的區(qū)別是必須采用根據(jù)問題性質(zhì)來參數(shù)化有限元模型.2)在求解階段完成施加外力荷載、位移約束、定義分析類型及分析選項、指定荷載步并調(diào)用SOLVE函數(shù)求解有限元模型等工作.3)后處理階段提取計算結(jié)果并賦值給相應(yīng)的參數(shù),提取數(shù)據(jù)通過(3GET)命令實(shí)現(xiàn).圖2壓力容器有限元模型3算例3.2優(yōu)化計算采用參數(shù)化方式建立有限元