1. 前言

APDL的全稱是ANSYS Parametric Design Language（ANSYS參數(shù)化設(shè)計(jì)語言），是一種解釋型語言，具有變量定義、判斷、循環(huán)、文件讀寫等功能。

用戶可以利用APDL編寫出參數(shù)化的用戶程序，從而實(shí)現(xiàn)有限元分析的全過程，即建立參數(shù)化的CAD模型、參數(shù)化的網(wǎng)格劃分與控制、參數(shù)化的材料定義、參數(shù)化的載荷和邊界條件定義、參數(shù)化的分析控制和求解以及參數(shù)化的后處理。

學(xué)會(huì)使用APDL是成為ANSYS高級(jí)用戶的重要標(biāo)志。本文將介紹筆者過去幾年實(shí)際工作中的一些APDL應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，歡迎廣大同行指點(diǎn)、交流。

2.?工具

ANSYS的APDL編寫完后通常保存為后綴為.txt或.inp的文本文件，從微軟自帶的記事本到Notepad++，PSPAD，UltraEdit等專業(yè)開發(fā)程序都可作為編輯工具。筆者最初是用Notepad++作為APDL的編寫工具，將背景設(shè)置成護(hù)眼色，使用起來也頗滿意。偶然一次，看到部門里一位澳大利亞留學(xué)回來的IT工程師同事在用Sublime開發(fā)Python代碼，一下子就被Monokai主題配色深深地吸引住了。從此，筆者投向了Sublime的懷抱，其工作界面如下圖。

需要說明的是，Sublime安裝完后，需要再安裝APDL-Syntax-master插件（可從GITHUB下載），才可以支持ANSYS APDL語法高亮。

另外，編寫APDL命令流時(shí)，可打開ANSYS官方的 Element Reference 和 Command Reference 兩個(gè)pdf文件作為工具書供隨時(shí)查閱參考。

3. 前處理

ANSYS的前處理體驗(yàn)相對(duì)HyperMesh/ANSA等專業(yè)前處理軟件來說，相差得不是一點(diǎn)點(diǎn)。主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

1.3D幾何模型特征簡化、拓?fù)湫迯?fù)? ?結(jié)構(gòu)分析的幾何模型通常由設(shè)計(jì)部門提供，往往存在大量的倒角、圓角、安裝定位孔、注塑澆口甚至破面等缺陷，面對(duì)這樣的幾何模型，ANSYS處理起來是相當(dāng)吃力甚至無法處理。

2.布爾運(yùn)算??? 網(wǎng)格劃分前，通常需要對(duì)體、面進(jìn)行剖分以獲得較為規(guī)則的網(wǎng)格。ANSYS的布爾操作常常不是失敗，就是生成了一些碎細(xì)的線、面、體，需要更多的時(shí)間來處理修復(fù)。

Workbench的出現(xiàn)，在很大程度上提升了ANSYS的前處理能力，HyperMesh等專業(yè)前處理軟件也可以導(dǎo)出ANSYS的cdb文件。因此，對(duì)于工程中較為復(fù)雜的模型，可運(yùn)用APDL讀入cdb模型，然后在命令流文件中定義材料參數(shù)、接觸參數(shù)、約束、載荷等，最終提交給程序求解。

對(duì)于較為簡單、規(guī)則的模型，可直接利用APDL參數(shù)化建模，方便幾何尺寸、材料屬性、載荷、約束等參數(shù)的影響分析。尤其對(duì)于多層薄膜復(fù)合材料問題（比如十多層），在APDL中可方便修改疊層設(shè)計(jì)（各鋪層厚度）、各鋪層材料屬性/鋪角等，大大提高建模、研究效率。

示例如下：

/prep7

! ---------------------------------------

! parameters defination

! ---------------------------------------

*set, all, , ? ? ? ? ? ? ?! clear all parameters

R1 = 5.0 ? ? ? ? ? ? ? ! radius of thin film

T1 = 5.0e-3 ? ? ? ? ?! thickness of thin film

P1 = 1.0 ? ? ? ? ? ? ? ! pressure

?

ESZ = 0.2 ? ? ? ? ? ? ! global element size

! ---------------------------------------

! element and material property

! ---------------------------------------

et, 1, shell181

keyopt, 1, 1, 0 ? ? ? ? ! bending and membrane stiffness (default)

keyopt, 1, 8, 0 ? ? ? ? ! store data for botoom of bottom layer and top of top layer (default)

?

sectype, 1, shell?

secdata, T1, 1, 0.0, 3?

secoffset, MID??

?

mp, ex, 1, 190e6 ? ? ? ? ! Si?

mp, dens, 1, 2.33e-6??????????????????

mp, nuxy, 1, 0.278

?

! ---------------------------------------

! thin film geometry modeling and meshing

! ---------------------------------------

csys, 0

mat,? 1

type, 1

real, 1

?

cyl4, 0, 0, 0, 0, R1, 360

wprota, , 90

asbw, all

wprota, , , 90

asbw, all

?

asel, all

aatt, 1, 1, 1 ? ? ? ? ! mat, real, type

mshape, 0, 2D

?

allsel

lesize, all, ESZ

amesh, all

?

csys, 1

nsel, s, loc, x, R1

d, all, all, 0

?

! secplot, 1 ? ? ? ? ! plot the geometry of a shell section

! /eshape, 1 ? ? ? ?! displays elements with shapes determined from the section definition

?

csys, 0

allsel

save

finish

?

4. 求解

利用APDL可方便的設(shè)置分析類型、重啟動(dòng)、求解器、輸出內(nèi)容、載荷、單元生死、非線性控制等。

示例如下：

! ---------------------------------------

! solve

! ---------------------------------------

/solu

antype, static ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ! perform a static analysis

nropt, full ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ! use full newton-raphson

outpr, all, none

outres, basic, all ? ? ? ? ? ? ? ? ! write the solution for every substep

?

sfa, all, 1, pres, P1

! sf, all, pres, P1

?

solcontrol, on ? ? ? ? ? ? ? ? ? ! used optimizied nonlinear solution defaults

nlgeom, on ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ! includes large-deflection effects

kbc, 0?? ????????????????????????????! ramped loading

nsubst, 45, 60, 30 ? ? ? ? ? ? ! specifles the number of substeps to be taken ?in this load step

time, 1? ????????????????????????????! sets the time for a load step

?

allsel

solve

finish

注意，當(dāng)APDL命令流較長時(shí)，直接復(fù)制粘貼在命令流輸入框會(huì)花費(fèi)較長時(shí)間。推薦的快速讀入方法是，將APDL命令流保存為文本文件（.txt或.inp后綴），然后在GUI中通過File > Read Input from提交，或在ANSYS Mechanical APDL Product Launcher通過ANSYS Batch提交，如下圖。

5. 后處理

利用APDL可以方便地從結(jié)果文件中提取模態(tài)頻率、諧響應(yīng)、接觸力、節(jié)點(diǎn)位移/溫度/電壓等數(shù)據(jù)，并按一定格式寫出（FORTRAN輸入輸出格式控制），可將寫出的數(shù)據(jù)用MATLAB/Python讀入進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、繪圖。用較少的代碼，即可省去在量的重復(fù)操作，大大提高工作效率。

示例如下：

*cfopen, , ndisp

*vwrite,

(' i_SET? LoadStep?????????? N_UX???????? ???N_UY??????????????? N_UZ')

*vwrite, NodeDisp(1,1), NodeDisp(1,2), NodeDisp(1,3), NodeDisp(1,4), NodeDisp(1,5)

(F6.0, 4x, F4.0, 2x, E20.10, 2x, E20.10, 2x, E20.10)

*cfc

寫出的數(shù)據(jù)效果如下圖：

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的ANSYS APDL 应用技巧的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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