第06讲-参数化设计语言Parametric Design Language (APDL)

apdl 参数化计算APDL（ANSYS Parametric Design Language）是一种用于ANSYS有限元分析软件的命令脚本语言，它允许用户以参数化的方式对模型进行计算。

参数化计算是指通过改变模型的参数，来实现对模型的不同情况进行分析和计算的过程。

在APDL中，参数化计算可以通过定义参数和变量，并使用这些参数和变量在计算过程中进行数值替换来实现。

参数可以是数值、字符串或表达式，并可以通过赋值、运算和逻辑操作进行操作。

通过使用参数和变量，用户可以在计算过程中对模型的尺寸、位置、材料属性等进行灵活的调整。

在进行参数化计算时，首先需要定义参数和变量。

参数可以通过PARAM命令定义，变量可以通过*SET命令定义。

参数和变量的定义可以在APDL命令窗口中直接输入，也可以通过参数文件或在APDL 脚本中进行定义。

在定义参数和变量时，可以为其赋初值，并可以通过公式或其他参数进行计算。

在定义好参数和变量后，可以在计算过程中使用它们。

可以通过在命令中使用参数名或变量名来引用参数和变量，在计算过程中将其替换为实际的数值。

通过使用参数和变量，可以根据需要对模型进行不同的计算，而无需手动修改模型。

参数化计算在工程设计中具有重要的作用。

通过参数化计算，可以快速评估不同设计方案的性能，并优化设计。

例如，在有限元分析中，可以通过改变模型的尺寸、材料属性等参数，来评估不同情况下的应力分布、变形情况等。

参数化计算还可以用于参数化建模，即根据参数生成不同尺寸的模型，从而实现快速设计和优化。

在进行参数化计算时，需要注意以下几点。

首先，参数的定义应准确无误，避免歧义或错误信息。

其次，参数和变量的命名应具有一定的规范性，以便于理解和维护。

此外，需要对参数和变量的取值范围进行限制，以确保结果的合理性。

最后，在进行参数化计算时，应进行验证和验证，以确保计算结果的准确性和可靠性。

APDL参数化计算是一种灵活、高效的工程计算方法。

ANSYS的二次开发技术ANSYS 的二次开发技术ANSYS 提供的二次开发工具有三个：参数化设计语言(ANSYS Parametric Design Language，APDL)，用户界面设计语言(User Interface Design Language，UIDL)以及用户可编程特性(User Programmable Features，UPFs)。

其中，前两种可归类为标准使用特性，后一种为非标准使用特性。

ANSYS 参数化设计语言(APDL)APDL 扩展了传统有限元分析范围之外的能力，提供了建立标准化零件库、序列化分析、设计修改、设计优化以及更高级的数据分析处理能力，包括灵敏度研究等。

ANSYS 用户可编程特性(UPFs)利用UPFs，用户可以开发下列方面的功能程序：(1) 开发用户子程序实现从ANSYS 数据库中提取数据或将数据写入ANSYS 数据库。

该种子程序可以编译连接到ANSYS 中，此时ANSYS 提供了10 个数据库操作命令；如果作为外部命令处理，可以在ANSYS 的任何模块中运行；(2) 利用ANSYS 提供的子程序定义各种类型的载荷，其中包括BF 或BFE 载荷、压力载荷、对流载荷、热通量和电荷密度等；(3) 利用ANSYS 提供的子程序定义各种材料特性，包括塑性、蠕变、膨胀、粘塑性、超弹、层单元失效准则等；(4) 利用ANSYS 提供的子程序定义新单元和调整节点方向矩阵，ANSYS 最多可以有6 个独立的新单元USER100-USER105；( 5) 利用ANSYS 提供的子程序修改或控制ANSYS 单元库中的单元；(6) 利用UEROP 创建用户优化程序，可以用自己的算法和中断准则替换ANSYS 优化过程。

(7) ANSYS 程序作为子程序在用户程序中调用，如用户自定义的优化算法。

ANSYS 软件本身是通过FORTRAN 和C 语言开发的。

使用UPFs 进行二次开发，在安装ANSYS 的基础上，还需要Compaq Visual FORTRAN 和MS Visual C++的支持。

汽车变速器齿轮的强度分析摘要：随着汽车技术的不断提高，对变速器结构强度的要求越来越高，作为变速器关键部件的齿轮，工作环境恶劣，易损坏。

齿轮的质量关系着变速器能否平稳高效运转。

齿轮强度分析，是齿轮承载能力、振动、噪声、齿形优化等研究的基础。

变速器齿轮常见损坏形式有接触疲劳引起的齿面点蚀和弯曲疲劳引起的轮齿折断。

为判断是否发生损坏，需进行齿轮接触强度和弯曲强度分析。

运用经典方法分析齿轮强度，需要计算的系数很多，计算过程繁琐。

因此，有必要对其分析过程进行规范化总结归纳，并开发出带有专业特点的齿轮强度分析模块，使用户只需输入一些参数，按照一定的流程操作，即可完成齿轮强度分析。

变速器齿轮接触和弯曲问题的有限元分析，是齿轮结构设计与优化的有效手段。

建立有效的有限元分析模型，准确求解齿轮的应力与变形有重要意义。

运用有限元法进行齿轮接触和弯曲问题仿真，在接触刚度、网格划分方法、网格疏密控制、载荷作用位置等方面还存在一些问题，有必要对其进行深入研究。

目前，有限元软件中尚没有专门的齿轮应力建模与仿真模块，实现齿轮应力有限元分析模块的二次开发，可以提高工作效率，缩短设计周期。

关键词：变速器齿轮，接触强度，弯曲强度Auto ransmission gear strength analysisAbstract：With the continuous improvement of automotive technology,the demand of the transmission structural strength has become more and more increasingly.As a key component of the transmission,the working conditions of gears are poor and the gears are easy to damage.The quality of gears decides whether the transmission can operate smoothly and efficiently or not.The analysis of gear strength is the basis for the research of the gears carrying capacity,vibration,noise,profile optimization.The common forms of damage are tooth surface pitting caused by contact and tooth broken caused by bending fatigue.As to determine whether the damage occurred,the gear contact and bending strength need to ing classical method to calculate gear strength, many factors need to calculate,the process is very trouble.It is necessary to normalize and summarize the analysis process,and to develop the gear strength analysis professional module.The complete gear strength can be finished the certain input parameters are only provided.The finite element analysis of transmission gear contact and bending is an effective means of gear structural design and optimization.To establish the efficient and precise analysis of the gear contact and bending stress,there are some problems in the contact rigidity,mesh method,mesh density control,load lines.It is necessary to conduct in-depth study.There are so many gear pairs in transmission that it is difficult to analyze and calculate.At present, there is no application software having special module for gear stress simulation analysis.To develop professional modules of parametric modeling and simulation for gear stress analysis can greatly improve efficiency and shorten the design cycle.目录1绪论------------------------------------------------------------------ 1 1.1变速器齿轮强度分析的研究背景---------------------------------------- 1 1.1.1变速器齿轮失效形式------------------------------------------------ 1 1.1.2变速器齿轮强度分析方法-------------------------------------------- 1 1.2变速器齿轮强度分析与评价的研究现状---------------------------------- 2 1.2.1变速器齿轮强度分析的经典方法-------------------------------------- 2 1.2.2变速器齿轮强度分析的有限元法-------------------------------------- 3 1.2.3变速器齿轮强度评价方法-------------------------------------------- 4 1.3有限元软件ANSYS概述------------------------------------------------ 5 1.3.1 ANSYS简介-------------------------------------------------------- 5 1.3.2 ANSYS内部语言简介------------------------------------------------ 5 1.3.3 ANSYS二次开发功能------------------------------------------------ 5 1.4本文主要研究工作---------------------------------------------------- 6 2齿轮强度经典分析方法-------------------------------------------------- 7 2.1齿轮接触应力和齿根应力分析的经典方法-------------------------------- 7 2.1.1齿轮接触应力分析经典方法------------------------------------------ 7 2.1.2齿根应力分析经典方法---------------------------------------------- 7 2.2齿轮许用接触应力分析经典方法---------------------------------------- 8 2.2.1齿轮许用接触应力-------------------------------------------------- 8 2. 2. 2接触寿命系数---------------------------------------------------- 9 2.2.3润滑剂系数------------------------------------------------------- 10 2.2.4速度系数--------------------------------------------------------- 10 2.2.5粗糙度系数------------------------------------------------------- 11 2.2.6工作硬化系数----------------------------------------------------- 11 2.2.7接触尺寸系数----------------------------------------------------- 12 2.3齿轮许用齿根应力分析经典方法--------------------------------------- 12 2.3.1齿轮许用齿根应力------------------------------------------------- 122.3.2弯曲寿命系数----------------------------------------------------- 12 2.3.3相对齿根圆角敏感系数--------------------------------------------- 14 2.3.4相对齿根表面状况系数--------------------------------------------- 15 2.3.5弯曲尺寸系数----------------------------------------------------- 16 2.4本章小结----------------------------------------------------------- 16 3齿轮应力分析有限元法------------------------------------------------- 16 3.1面-面接触有限元分析关键问题---------------------------------------- 17 3.1.1接触面和目标面确定----------------------------------------------- 17 3.1.2单元类型选择----------------------------------------------------- 17 3.1.3接触协调条件----------------------------------------------------- 19 3.2斜齿轮接触应力分析有限元法----------------------------------------- 20 3.2.1单元属性定义----------------------------------------------------- 20 3.2.2网格划分方法研究与应用------------------------------------------- 21 3.2.3接触单元和目标单元生成------------------------------------------- 25 3.2.4接触应力求解与结果分析------------------------------------------- 26 3.2.5接触应力仿真影响因素分析----------------------------------------- 27 3.3斜齿轮弯曲应力分析有限元法----------------------------------------- 30 3.3.2整体单元尺寸对仿真影响分析--------------------------------------- 32 3.3.3线网格细化对仿真影响分析----------------------------------------- 34 3.3.4面网格细化对仿真影响分析----------------------------------------- 37 3.3.5网格划分控制确定------------------------------------------------- 42 3.3.6不同载荷作用位置对仿真影响分析----------------------------------- 43 3.4本章小结-------------------------------------------- 错误!未定义书签。

apdl帮助文档使用方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：APDL（Ansys Parametric Design Language）是一种用于ANSYS 有限元软件的编程语言，可以用于创建复杂的仿真模型和进行参数化设计。

在使用APDL帮助文档时，用户可以找到各种有关APDL的信息和指导，以便更好地理解和使用这个强大的工具。

### 1. 查找帮助文档要查找APDL帮助文档，首先打开ANSYS软件，然后点击菜单栏中的“帮助”选项。

在弹出的窗口中，可以找到各种帮助文档，包括用户手册、示例、教程等。

可以根据自己的需求选择相应的文档进行查看。

### 2. 了解APDL基础知识在使用APDL编程时，首先需要了解一些基础知识，比如APDL的语法规则、常用命令、变量和函数等。

这些信息都可以在帮助文档中找到，用户可以根据需要逐步学习和掌握。

### 3. 阅读示例和教程帮助文档中通常会提供各种示例和教程，用户可以通过阅读这些示例和教程来了解如何使用APDL创建模型、定义边界条件、设置参数等。

这些示例和教程将帮助用户更快地上手并掌握APDL编程技巧。

### 4. 使用搜索功能帮助文档通常会提供一个搜索功能，用户可以通过关键词快速定位到自己需要的信息。

在搜索框中输入相关关键词，就可以找到相关的文档和帮助信息，在使用APDL时更加方便快捷。

### 5. 参考命令手册APDL帮助文档中还包括了详细的命令手册，用户可以查阅命令手册来了解每个APDL命令的用法、参数和示例。

在编程过程中遇到问题时，可以通过查阅命令手册来解决。

### 6. 参与社区和论坛除了帮助文档，用户还可以参与APDL的社区和论坛，与其他APDL用户交流经验和技巧。

在社区中，用户可以提出问题、分享解决方案，获取更多的帮助和支持。

APDL帮助文档是使用APDL进行仿真和参数化设计的重要工具，用户可以通过查阅文档、阅读示例、搜索信息等方式来更好地掌握APDL编程技巧。

1、谈谈对ANSYS经典版本与ANSYS Workbench理解：首先回答，就是用经典版本的时候，遇到从其它CAD软件（Pro/E,Solidworks,Ug 等），建好的模型导入ANSYS的时候，经常会出现丢线、丢面或丢体等现象。

遇到这个问题，而在经典版本里面对模型处理起来又非常困难。

有的时候，几乎是无法进一步操作，比如：有的时候布尔运算是无法进行的。

目前最好的解决办法是：将目前常用的CAD软件（Pro/E,Solidworks,Ug等）与ANSYS Workbench进行无缝连接。

在安装的时候，将CAD软件与ANSYS Workbench配置好。

再进入CAD （Pro/E,Solidworks,Ug等）软件界面的时候，在界面上就出现了ANSYS按钮，当建模好之后，只要点击ANSYS即可进入ANSYS Workbench了。

即使比较复杂的模型，也不会出现丢失线面体等现象。

当然，其实目前ANSYS Workbench的接口能力无可置疑，即使没有进行无缝配置，通过x_t,iges,sat等导入Workbench，绝大多数情况也不会出现丢失先面体现象的。

本人推荐大家学习ANSYS Workbench的理由有以下几点：1，与CAD软件的接口方面：ANSYS Workbench比经典版本方便了不知道多少倍，用过的人应该知道，即使你没有按照上面所说的与CAD软件进行无缝连接，通过x_t,iges,sat等导入,绝大多数情况也不会出现丢失线面体现象。

2，模型的处理能方面：从CAD导入的模型，由于某些需要，如接触问题，经常会希望进行一下修改。

这在ANSYS Workbench的DM里面，处理起来也非常方便的，一个projection or imprint等就可以方便的实现在经典里面很麻烦的操作。

3，网格划分方面，由于ANSYS收购了专业的网格划分软件gambit，现在已经集成到了里面，网格划分也比经典版本强多了。

基于 ANSYS 泥石流拦挡坝设计软件的开发及应用王秀丽;李安民【摘要】为提高泥石流拦挡坝的设计水平,基于 ANSYS 二次开发技术编写了泥石流拦挡坝设计软件。

软件使用 UIDL 设计菜单系统,Tcl/Tk 绘制输入界面和 APDL 编写核心算法。

软件可完成正常使用条件、冲击条件和地震条件下的坝体抗滑移、抗倾覆以及地基承载力的模拟。

通过算例对比分析证明了软件的适用性,计算结果精确可靠,提高了工程师的工作效率,具有非常好的应用前景。

%In order to improve the design level of debris flow blocking dam,the ANSYS based secondary development technology has prepared the debris flow blocking dam design software.It uses UIDL to design menu system,and uses Tcl/Tk to draw input interface,and uses APDL to prepare core algorithm.The soft-ware can complete the dam body anti-sliding,antioverturning and bearing capacity of foundation soil under the normal using circumstances,shocking conditions and seismic conditions.Through the calculation exam-ples to make comparison analysis so as to demonstrate the applicability of the software,and the software calculation result is accurate and reliable.This program has improved the efficiency of engineers with prom-ising application prospects.【期刊名称】《甘肃科学学报》【年(卷),期】2016(028)005【总页数】5页(P56-60)【关键词】泥石流拦挡坝;ANSYS 二次开发;APDL;UIDL;Tcl/Tk【作者】王秀丽;李安民【作者单位】兰州理工大学土木工程学院，甘肃兰州 730050; 西部土木工程防震减灾教育部工程研究中心，甘肃兰州 730050;兰州理工大学土木工程学院，甘肃兰州 730050; 西部土木工程防震减灾教育部工程研究中心，甘肃兰州 730050【正文语种】中文【中图分类】TP391;TU359泥石流是一种严重的自然灾害,2010年8月7日甘肃省舟曲县爆发特大泥石流,灾害造成1 501人死亡,264人失踪,直接经济损失超过10亿元[1]。

1.什么是参数化设计参数化设计是一种建筑设计方法。

该方法的核心思想是，把建筑设计的全要素都变成某个函数的变量，通过改变函数，或者说改变算法，人们能够获得不同的建筑设计方案，简单理解为一种可以通过计算机技术自动生成设计方案的方法。

各种建模软件如sketchup、犀牛、Bonzai3d、3dmax 和计算机辅助工具revit 、archicad 这些所谓的BIM，都属于“参数化辅助设计”的范畴，即使用某种工具改善工作流程的工具；这些虽能提高协同效率、减少错误、或实现较为复杂的建筑形体，但却不是真正的参数化设计。

真正的参数化设计是一个选择参数建立程序、将建筑设计问题转变为逻辑推理问题的方法，它用理性思维替代主观想象进行设计，它将设计师的工作从“个性挥洒”推向“有据可依”；它使人重新认识设计的规则，并大大提高运算量；它与建筑形态的美学结果无关，转而探讨思考推理的过程。

建筑包括“功能”和“形式”两个大的领域。

功能之间的相互作用，国内研究得很多。

本科生大概都读过彭一刚写的《建筑空间组合论》。

这种建筑空间的组合，实质上是“功能空间”的组合，蕴含着一定的逻辑关系。

如果从参数化设计的角度来看，这就已经具备可操作性了。

我们可以把一个一个的功能空间定义出来，再把它们之间的逻辑关系定义出来，那么，在符合逻辑关系的条件下，功能空间有多少种组合方法？通过各种参数化设计的软件，我们能够得到许多种答案。

但这还没完。

参数化设计可以给你提供许多种复合条件的形式，接下去，你必须进行选择。

要么人工选择，要么就再增加新的参数进去，从而逐渐推导出所有条件都满足的那个形式。

说到形式，建筑设计领域还涉及的一个美学的问题。

美学问题一方面涉及到传统，另一方面涉及到个人的主观感受，是很难“参数化”的。

而参数化设计的终极目标是全要素参数化，现在我们做不到，但坚持朝这个方向努力。

国内的建筑项目，绝大部分遵循先功能后形式的思路，也就是“形式追随功能”的思路，建筑的格局都定了，最后装点一下门面。