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(1) 进入ANSYS(设定工作目录和工作文件)1) 进入ANSYS菜单路径“程序>ANSYS >ANSYS10.0”2) 设置工作文件名菜单路径“file > Change Jobname”，弹出“Change Jobname”对话框，输入“CYKLink”，单击【OK】确定并关闭对话框。
(2) 设置计算类型菜单路径“ANSYS Main Menu: Preferences…”，在弹出的对话框中选择“Structural”，单击【OK】确定并关闭对话框。
(3) 选择单元类型菜单路径“ANSYS Main Menu: Preprocessor >Element Type>Add/Edit/Delete…”，在弹出“Library of Element Types”对话框中按照如图1所示参数选择，单击【OK】确定并关闭对话框。
图1 “Library of Element Types”对话框(4) 定义实常数菜单路径“ANSYS Main Menu: Preprocessor >Real Constants…>Add/Edit/Delete ”，在弹出的对话框中单击“Add > OK”，弹出如图2所示“Real Constant …”对话框，参数设置“AREA 0.000416”，单击【OK】确定并关闭对话框。
图2 “Real Constant …”对话框(5) 定义材料参数菜单路径“ANSYS Main Menu: Preprocessor > Material Props > Material Models”，在弹出的菜单中打开“Structural > Linear > Elastic > Isotropic”，弹出如图3所示“Linear Isotropic Material…”对话框，并设置如下参数。
图3 “Linear Isotropic Material…”对话框图4 “Beam Tool”对话框(6) 定义梁的截面菜单路径“ANSYS Main Menu: Preprocessor > Sections > Beam > Common Sections”，弹出如图4所示“Beam Tool”对话框，并按照图4设置，单击【OK】确定关闭对话框。
文章编号:1009-6825(2007)20-0054-03基于ANSYS 分析的平面桁架结构优化设计收稿日期:2007-01-29作者简介:李炳宏(1982-),男,后勤工程学院军事建筑工程系硕士研究生,重庆 400041李 新(1981-),男,后勤工程学院军事建筑工程系硕士研究生,重庆 400041李炳宏 李 新摘 要:以六杆平面桁架结构为例,利用大型有限元分析软件A NSYS5.7对其按照重量最轻的原则进行了优化分析,实现了利用AN SY S5.7进行结构优化设计的全过程,得到了重量最轻的优化分析结果,在满足工程要求的前提下,节约了大量的工程材料。
关键词:AN SY S,有限元分析,平面桁架结构,优化设计中图分类号:T U 323.4文献标识码:A1 概述在工程实践中,结构优化设计的方法一直是科学工作者和工程技术人员最为关注的问题之一。
从已有工程经验看,与传统设计相比,优化设计可以使土建工程降低造价5%~30%。
20世纪60年代以来,随着计算机计算能力的不断提高,人们把有限元分析的方法和各种数学规划方法相结合,并逐步发展成为一种系统和成熟的方法,使得结构优化的技术得到了更快的发展。
文中以六杆平面桁架为例,利用AN SY S 的优化分析功能对其按照重量最轻的原则进行了优化设计,方便快捷地得到了较好的优化结果(重量最轻),实现了利用AN SY S 的优化分析功能进行平面桁架结构优化设计的全过程。
2 有关ANSYS 优化分析的基本概念A NSYS 优化分析中包括的基本概念有设计变量、状态变量、目标函数、分析文件等。
1)设计变量是作为自变量,通过改变设计变量的数值来实现结果的优化,设计变量的上下限决定了设计变量的变化范围。
坏可能引起结构的连续倒塌和整体破坏。
研究火灾高温下,不同结构的性能变化规律;研究火灾高温下,结构连续倒塌和整体破坏的机理,是结构抗火研究的主要内容。
3.3 混凝土结构抗火设计方法的研究设想混凝土结构的抗火设计可从两个途径进行研究:1)把火灾的高温作用等效为一种荷载,与结构上的其他荷载(恒载、活载、风载、地震作用等)一起参与荷载效应组合,按概率极限状态设计方法进行设计,即建立考虑火灾高温作用的统一的结构设计方法。
ansys三根杆桁架优化问题命令流问题描述：⼀个由三根杆组成的桁架承受纵向和横向载荷，桁架的重量在最⼤应⼒不超过400PSI最⼩化（因此重量为⽬标函数）。
三根梁的横截⾯⾯积和基本尺⼨B在指定范围内变化。
结构的重量初始设计为109.10磅。
缺省允差（由程序计算）为初始重量的1％（11磅）。
分析中使⽤如下材料特性：E=2.1E6psiRHO=2.85E-41b/in3 （⽐重）最⼤许⽤应⼒＝400psi分析中使⽤如下⼏何特性：横截⾯⾯积变化范围＝1到1000in2（初始值为1000）基本尺⼨B变化范围＝400到1000in（初始值为1000）命令流如下：/filnam,truss/title, optimization of a three-bar truss!初始化设计变量参数B=1000 !基本尺⼨A1=1000 ！第⼀个⾯积A2=1000 ！第⼆个⾯积A3=1000 ！第三个⾯积！！进⼊PREP7并建模/prepet,1,link1 ！⼆维单元r,1,A1 ！以参数形式的实参r,2,A2r,3,A3mp,ex,1,2.1E6 ！杨⽒模量n,1,-B,0,0n,2,0,0,0n,3,B,0,0n,4,0,-1000,0e,1,4real,2e,2,4real,3e,3,4finish!!进⼊求解器，定义载荷和求解/solud,1,all,0,,3f,4,fx,200000f,4,fy,-20000solvefinish!!进⼊POST1并读出状态变量数值/post1set,lastetable,evol,volu ！将每个单元的体积放⼊ETABLE ssum ！将单元表格内数据求和*get,vtot,ssum,,item,evol ！VTOT＝总体积rho=2.85e-4wt=tho*vtot ！计算总体积etable,sig,ls,1 ！将轴向应⼒放⼊ETABLE!*get,sig,elem,1,etab,sig ！SIG1＝第⼀个单元的轴向应⼒*get,sig,elem,2,etab,sig ！SIG2＝⼆单元的轴向应⼒*get,sig,elem,3,etab,sig ！SIG3＝三单元的轴向应⼒！sig1=abs(sig1) ！计算轴向应⼒的绝值sig2=abs(sig2)sig3=abs(sig3)!/eshape,2 ！以实体单元模式显⽰壳单元/view,1,1,1,1 ！轴测视图eplot!/opt ！进⼊优化处理器opanl,truss,lgw ！指定分析⽂件（批处理⽅式中不⽤这个命令）！opvar,B,dv,400,2000 ！定义设计变量opvar,A1,dv,1,1000opvar,A2,dv,1,1000opvar,A3,dv,1,1000opvar,sig1,sv,,400 ！定义状态变量opvar,sig2,sv,,400opvar,sig3,sv,,400！opsave,trussvar,opt ！存储数据!opvar,wt,obj,,,2, ！定义⽬标函数!optype,first ！定义⼀阶⽅法opfrst,45 ！最⼤45次迭代opexs ！开始优化分析!oplist,16 ！列出最佳设计序列，号为16oplist,all!/view,1,,,1 ！前视图!/axlab,x,iteration number ！画重量对迭代数图形/axlab,y,structure weightplvaropt,wt!/axlab,y,base dimension ！画B对迭代数图形plvaropt,B！/axlab,y,max stress ！画最⼤应⼒对迭代图形plvaropt,sig1,sig2,sig3!/axlab,y,cross-sectional area ！画⾯积对迭代图形plavaropt,A1,A2,A3!finish/exit。
桁架ansys课程设计一、教学目标本课程的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握桁架的基本概念、设计和分析方法；技能目标要求学生能够运用ANSYS软件进行桁架的建模、分析和优化；情感态度价值观目标要求学生培养创新意识、团队合作能力和工程责任感。
通过本课程的学习，学生将能够理解桁架的结构特点和设计原则，掌握ANSYS 软件的基本操作和应用技巧，培养解决实际工程问题的能力。
同时，学生将能够培养团队合作意识，提高创新思维和工程责任感，为未来的工程师职业生涯打下坚实基础。
二、教学内容教学内容将根据课程目标进行选择和，确保内容的科学性和系统性。
教学大纲将明确教学内容的安排和进度，指出教材的章节和列举内容。
第1周：桁架的基本概念和设计原理•介绍桁架的结构特点和应用领域•讲解桁架的设计原则和方法第2周：ANSYS软件的基本操作和应用•介绍ANSYS软件的功能和界面•讲解ANSYS软件的基本操作和应用技巧第3周：桁架建模与分析•讲解桁架建模的方法和步骤•分析桁架的受力情况和应力分布第4周：桁架优化设计•介绍桁架优化设计的方法和步骤•运用ANSYS软件进行桁架优化设计第5周：案例分析和实践操作•分析实际工程中的桁架案例•进行实践操作，解决实际工程问题三、教学方法教学方法将多样化，以激发学生的学习兴趣和主动性。
将采用讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等多种教学方法。
讲授法将用于讲解桁架的基本概念、设计原理和ANSYS软件的操作方法。
讨论法将用于引导学生进行思考和交流，培养团队合作能力和创新思维。
案例分析法将用于分析实际工程中的桁架案例，培养学生解决实际问题的能力。
实验法将用于进行实践操作，提高学生的操作技能和应用能力。
四、教学资源教学资源将包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备等。
教材将提供理论知识的学习支持，参考书将提供更多的案例和实践经验，多媒体资料将提供图像、动画和视频等丰富的学习资源，实验设备将用于实践操作和验证。
基于ANSYS的空间桁架优化研究的开题报告一、选题背景空间桁架作为载荷传递和支撑结构，广泛应用于空间工程领域。
现代空间科学技术的发展使得掌握其设计优化技术显得非常重要。
而ANSYS软件作为一种常用的有限元分析软件，可以模拟和分析空间桁架结构的力学、热学等各种特性，因此在空间桁架结构优化方面有着广泛的应用。
本文将通过基于ANSYS的空间桁架优化研究，探讨其建模、分析和优化方法。
二、研究目的和意义本研究的目的是在ANSYS软件平台下，通过建立空间桁架的有限元模型，分析其应力与变形分布情况，通过对不同参数的优化，实现桁架结构强度与重量的最优化设计。
这将有助于提高空间桁架结构的设计精度和设计优化效率，为实现更高效率的航天技术提供指导。
三、研究内容和方法1. 空间桁架建模在ANSYS中利用空间桁架的结构图进行几何建模，并进行材料、截面属性和节点约束的设定。
2. 空间桁架分析运用ANSYS进行空间桁架分析，包括载荷变形分析、应力分析和振动分析等，并对分析结果进行对比和评估。
3. 基于遗传算法的优化分析选取适宜的优化算法，如遗传算法等，对空间桁架的重量和强度进行优化，使其达到最佳的设计效果。
通过对比不同的优化参数组合，得到同时满足强度和重量最小的空间桁架优化设计。
四、进度安排第一阶段：研究空间桁架建模方法，完成有限元分析；第二阶段：研究遗传算法并实现优化分析；第三阶段：对结果进行分析和评估，并撰写毕业论文。
五、预期结果通过本研究，预期达到以下目标：1. 实现ANSYS建模和优化算法的应用；2. 对空间桁架结构的强度和重量进行优化，得到最优设计方案；3. 丰富空间工程领域的设计优化方法。
三杆桁架的优化设计问题描述如图所示为一个具有三根杆组成的桁架结构，它承受纵向和横向载荷，载荷值F=200000N，求该桁架的最小重量。
结构的初始设计为109.10磅。
默认允差（由程序计算）为初始重量的1%（11磅）。
但是，为了便于收敛，一阶方法的优化分析中将目标函数的允差定为2.0.已知桁架的材料特性为：E=2.1E6psi;RHO=2.85E-4 lb/in^3(比重)；最大需用应力=400psi；分析中使用如下集合特性：横截面面积变化范围=1-1000in^2（初始值为1000）；基本尺寸B变化范围=400-1000in （初始值为1000）根据分析问题的性质，选择三根杆的横截面积A1、A2、A3以及基本尺寸B为设计变量，状态变量为杆内的应力值，目标函数为桁架的最小重量，综上所述，该问题的优化数学模型为：[][]inf()1,2,3,41,2,3, :11000,1,2,340010000m ax()400,1,2,3jM xX x x x x A A A B st Ai iBjσ⎧⎪==⎪⎪≤≤=⎨⎪≤≤⎪≤≤=⎪⎩2前处理（1）定义工作文件名：utility menu-file-change jobname，在弹出的change jobname对话框中输入文件名为truss单击ok按钮。
（2）定义工作标题：utility menu-file-change tile，在弹出的change tile对话框中输入the optimization of a three-bar truss,单击ok按钮。
（3）关闭坐标符号的显示：utility menu-plotctrls-window controls-window options命令，弹出window options对话框。
在location of triad下拉式选择no shown，单击ok按钮。
（4）定义参数的初始值：utility menu-parameters-scalar parameters命令，弹出对话框，在selection下的文本框中输入b=1000，按下enter键；A1=1000, 按下enter键；A2=1000, 按下enter键；A3=1000, 单击ok按钮。
