有限元三杆桁架优化分析资料.docx
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有限元三杆桁架优化分析资料
考试题目:
下图所示为一个有3根杆组成的桁架,承受纵向和横向载荷,试对该结构进行优化设计,使得桁架重量最少。
系学数K=班号(为5,6,7,8之一)×100+学号最后两位数,如7班同学,号最后两位为20号,那么K=720
已知桁架的材料特性为:
弹性模量E=0.5K×103MPa;
泊松比:
0.5K×10-3;
密度ρ=K×10kg/m3
许用应力:
σ=0.5K×10-2MPa
几何属性如下所示:
横截面面积变化范围:
0.6×10-3~0.645m2)
基本尺寸B变化范围:
10~0.5K×10-1m
集中载荷为:
Fx=2K×103N,Fy=-2K×103N
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+学号。
GUI操作方式
(1)定义工作文件名及工作标题
1)定义工作文件名
2)定义工作标题
(2)定义参数和材料属性
定义参数的初始值
2)设置材料属性
(3)定义单元类型及属性
1)定义单元类型
定义实常数
A2A3同A1做法
(4)建立有限元模型
1)生成有限元节点(节点1234做法雷同)
2)关闭坐标符号的显示
3)打开节点编号显示
4)生成第一个单元
5)改变第二个单元的属性
6)生成第二个单元
7)改变第三个单元的属性
8)生成第三个单元
(5)施加约束和载荷
1)施加边界约束
2)施加集中载荷
3)保存数据
4)求解运算结果
如下:
SOLUTIONOPTIONS
PROBLEMDIMENSIONALITY.............2-D
DEGREESOFFREEDOM......UXUY
ANALYSISTYPE.................STATIC(STEADY-STATE)
GLOBALLYASSEMBLEDMATRIX...........SYMMETRIC
LOADSTEPOPTIONS
LOADSTEPNUMBER................1
TIMEATENDOFTHELOADSTEP..........1.0000
NUMBEROFSUBSTEPS...............1
STEPCHANGEBOUNDARYCONDITIONS........NO
PRINTOUTPUTCONTROLS.............NOPRINTOUT
DATABASEOUTPUTCONTROLS............ALLDATAWRITTEN
FORTHELASTSUBSTEP
5)保存优化结果到文件
(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
2)计算单元体积的总和
结果如下:
SUMALLTHEACTIVEENTRIESINTHEELEMENTTABLE
TABLELABELTOTAL
VOLU65.4374
3)取出体积的值
4)计算初始重量
5)设置单元表
6)得到第一杆的轴向应力
7)得到第二杆的轴向应力
8)得到第三杆的轴向应力
9)计算轴向力的绝对值
(7)显示当前设计并生成分析文件
1)显示杆的当前设计
2)改变视图方向
3)生成优化分析文件
(8)进入处理器并分析文件
1)指定分析文件
2)指定设计变量(A1A2A3B做法雷同)
3)设置状态变量
3)保存优化数据库
4)设置目标函数
5)指定一阶优化方法
6)保存数据
7)运行优化
8)保存优化结果到文件
(9)查看优化结果
1)查看最佳设计序列
如下:
LISTOPTIMIZATIONSETSFROMSET10TOSET10ANDSHOW
ONLYOPTIMIZATIONPARAMETERS
SET10
(FEASIBLE)
SIG1(SV)0.26212E+07
SIG2(SV)65340.
SIG3(SV)0.25491E+07
A1(DV)0.57422
A2(DV)0.60000E-03
A3(DV)0.30810E-01
B(DV)23.873
WT(OBJ)114.46
2)列出所有序列的结果
如下:
LISTOPTIMIZATIONSETSFROMSET1TOSET10ANDSHOW
ONLYOPTIMIZATIONPARAMETERS.(A"*"SYMBOLISUSEDTO
INDICATETHEBESTLISTEDSET)
SET1SET2SET3SET4
(FEASIBLE)(FEASIBLE)(FEASIBLE)(FEASIBLE)
SIG1(SV)0.16434E+070.24929E+070.25179E+070.24641E+07
SIG2(SV)0.96269E+060.12070E+070.20381E+0650744.
SIG3(SV)0.68072E+060.11304E+070.22835E+070.24060E+07
A1(DV)0.645000.443250.586580.61001
A2(DV)0.645000.502340.260120.23868
A3(DV)0.645000.443250.65182E-010.49212E-01
B(DV)26.50023.28222.78722.891
WT(OBJ)346.82236.29157.26155.87
SET5SET6SET7SET8
(FEASIBLE)(FEASIBLE)(FEASIBLE)(FEASIBLE)
SIG1(SV)0.24181E+070.25032E+070.24888E+070.25939E+07
SIG2(SV)0.15564E+060.10283E+070.11761E+070.11863E+06
SIG3(SV)0.22407E+070.13731E+070.12008E+070.24629E+07
A1(DV)0.614690.593260.604180.58028
A2(DV)0.231150.28213E-010.60000E-030.60000E-03
A3(DV)0.58005E-010.68621E-010.60115E-010.32016E-01
B(DV)23.02023.99524.08823.863
WT(OBJ)157.61129.37126.17115.81
SET9*SET10*
(FEASIBLE)(FEASIBLE)
SIG1(SV)0.26140E+070.26212E+07
SIG2(SV)0.19452E+0665340.
SIG3(SV)0.23994E+070.25491E+07
A1(DV)0.575770.57422
A2(DV)0.60000E-030.60000E-03
A3(DV)0.32593E-010.30810E-01
B(DV)23.88523.873
WT(OBJ)115.11114.46
3)显示目标函数的变化规律
a设置坐标轴标题
b显示目标函数的变化规律
4)显示基本尺寸B的变化规律
a设置坐标轴标题
b显示基本尺寸的变化规律
5)显示杆面积的变化规律
a设置坐标标题
b显示杆横截面的变化规律
6)显示杆中应力的变化规律
a设置坐标轴标题
b显示杆中应力的变化规律
(10)退出ANSYS
命令流方式:
/BATCH
/FILNAME,zhangliwen+201000104030,1
/TITLE,zhangliwen+201000104030
*SET,B,26.5
*SET,A1,0.645
*SET,A2,0.645
*SET,A3,0.645
/PREP7
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,1,,2.65e11
MPDATA,PRXY,1,,0.265
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,DENS,1,,5.3
ET,1,LINK1
R,1,A1,,
R,2,A2,,
R,3,A3,,
N,1,-B,0,0,,,,
N,2,0,0,0,,,,
N,3,B,0,0,,,,
N,4,0,-26.5,0,,,,
/PLOPTS,INFO,3
/PLOPTS,LEG1,1
/PLOPTS,LEG2,1
/PLOPTS,LEG3,1
/PLOPTS,FRAME,1
/PLOPTS,TITLE,1
/PLOPTS,MINM,1
/PLOPTS,FILE,0
/PLOPTS,LOGO,1
/PLOPTS,WINS,1
/PLOPTS,WP,0
/PLOPTS,DATE,2
/TRIAD,OFF
/REPLOT
/PNUM,KP,0
/PNUM,LINE,0
/PNUM,AREA,0
/PNUM,VOLU,0
/PNUM,NODE,1
/PNUM,TABN,0
/PNUM,SVAL,0
/NUMBER,0
/PNUM,ELEM,0
/REPLOT
FLST,2,2,1
FITEM,2,1
FITEM,2,4
E,P51X
TYPE,1
MAT,1
REAL,2
ESYS,0
SECNUM,
TSHAP,LINE
FLST,2,2,1
FITEM,2,2
FITEM,2,4
E,P51X
TYPE,1
MAT,1
REAL,3
ESYS,0
SECNUM,
TSHAP,LINE
FLST,2,2,1
FITEM,2,3
FITEM,2,4
E,P51X
FINISH
/SOL
FLST,2,3,1,ORDE,2
FITEM,2,1
FITEM,2,-3
D,P51X,ALL,
FLST,2,1,1,ORDE,1
FITEM,2,4
F,P51X,FX,1.06e6
FLST,2,1,1,ORDE,1
FITEM,2,4
F,P51X,FY,-1.06e6
SAVE
/STATUS,SOLU
SOLVE
SAVE,'zhangliwen_201000104030','db','C:
\DOCUME~1\ADMINI~1\'
FINISH
/POST1
AVPRIN,0,
ETABLE,EVOLUME,VOLU,
SSUM
*GET,VTOT,SSUM,,ITEM,EVOLUME
*SET,DENS,5.3
*SET,WT,DENS*VTOT
AVPRIN,0,,
ETABLE,SIGMA,LS,1
*GET,sig1,ELEM,1,ETAB,SIGMA
*GET,sig2,ELEM,2,ETAB,SIGMA
*GET,sig3,ELEM,3,ETAB,SIGMA
*SET,sig1,abs(sig1)
*SET,sig2,abs(sig2)
*SET,sig3,abs(sig3)
/SHRINK,0
/ESHAPE,2
/EFACET,1
/RATIO,1,1,1
/CFORMAT,32,0
/REPLOT
/VIEW,1,1,1,1
/ANG,1
/REP,FAST
EPLOT
LGWRITE,'zhangliwen_201000104030','lgw','C:
\DOCUME~1\ADMINI~1\',COMMENT
FINISH
/OPT
OPANL,'zhangliwen_201000104030','lgw','
OPVAR,A1,DV,0.6e-3,0.645,,
OPVAR,A2,DV,0.6e-3,0.645,,
OPVAR,A3,DV,0.6e-3,0.645,,
OPVAR,B,DV,10,26.5,,
OPVAR,SIG1,SV,,2.65E6,,
OPVAR,SIG2,SV,,2.65E6,,
OPVAR,SIG3,SV,,2.65E6,,
OPSAVE,'zhangliwen_var','opt',''
OPVAR,WT,OBJ,,,1,
SAVE
OPTYPE,FIRS
OPFRST,15,,,
SAVE
OPEXE
!
OPTIMIZATIONLOOPINGHASCLEAREDTHEINTERNALLOG
KEYW,BETA,0
SAVE
SAVE,'zhangliwen_opt_resu','db','C:
\DOCUME~1\ADMINI~1\'
OPLIST,16,,0
OPLIST,ALL,,0
/VIEW,1,,,1
/AXLAB,X,IterationNumber
/AXLAB,Y,StructuralWeight
/GTHK,AXIS,2
/GRTYP,0
/GROPT,ASCAL,ON
/GROPT,LOGX,OFF
/GROPT,LOGY,OFF
/GROPT,AXDV,1
/GROPT,AXNM,ON
/GROPT,AXNSC,1,
/GROPT,DIG1,4,
/GROPT,DIG2,3,
/GROPT,XAXO,0,
/GROPT,YAXO,0,
/GROPT,DIVX,
/GROPT,DIVY,
/GROPT,REVX,0
/GROPT,REVY,0
/GROPT,LTYP,0
/XRANGE,DEFAULT
/YRANGE,DEFAULT,,1
XVAROPT,''
PLVAROPT,WT
/AXLAB,X,IterationNumber
/AXLAB,Y,BaseDimension
/GTHK,AXIS,2
/GRTYP,0
/GROPT,ASCAL,ON
/GROPT,LOGX,OFF
/GROPT,LOGY,OFF
/GROPT,AXDV,1
/GROPT,AXNM,ON
/GROPT,AXNSC,1,
/GROPT,DIG1,4,
/GROPT,DIG2,3,
/GROPT,XAXO,0,
/GROPT,YAXO,0,
/GROPT,DIVX,
/GROPT,DIVY,
/GROPT,REVX,0
/GROPT,REVY,0
/GROPT,LTYP,0
/XRANGE,DEFAULT
/YRANGE,DEFAULT,,1
XVAROPT,''
PLVAROPT,B
/AXLAB,X,IterationNumber
/AXLAB,Y,Cross_Sec-tionalArea
/GTHK,AXIS,2
/GRTYP,0
/GROPT,ASCAL,ON
/GROPT,LOGX,OFF
/GROPT,LOGY,OFF
/GROPT,AXDV,1
/GROPT,AXNM,ON
/GROPT,AXNSC,1,
/GROPT,DIG1,4,
/GROPT,DIG2,3,
/GROPT,XAXO,0,
/GROPT,YAXO,0,
/GROPT,DIVX,
/GROPT,DIVY,
/GROPT,REVX,0
/GROPT,REVY,0
/GROPT,LTYP,0
/XRANGE,DEFAULT
/YRANGE,DEFAULT,,1
XVAROPT,''
PLVAROPT,A1,A2,A3
/AXLAB,X,IterationNumber
/AXLAB,Y,MaximumStress
/GTHK,AXIS,2
/GRTYP,0
/GROPT,ASCAL,ON
/GROPT,LOGX,OFF
/GROPT,LOGY,OFF
/GROPT,AXDV,1
/GROPT,AXNM,ON
/GROPT,AXNSC,1,
/GROPT,DIG1,4,
/GROPT,DIG2,3,
/GROPT,XAXO,0,
/GROPT,YAXO,0,
/GROPT,DIVX,
/GROPT,DIVY,
/GROPT,REVX,0
/GROPT,REVY,0
/GROPT,LTYP,0
/XRANGE,DEFAULT
/YRANGE,DEFAULT,,1
XVAROPT,''
PLVAROPT,SIG1,SIG2,SIG3
SAVE
/DIST,1,1.08222638492,1
/REP,FAST
/DIST,1,1.08222638492,1
/REP,FAST
SAVE
FINISH
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- 有限元 桁架 优化 分析 资料