ANSYS三杆桁架的优化设计(GUI操作)（论文资料）

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1、.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，杆件的横截面面积和基本尺寸B在指定范围内变化，要求桁架的每根杆件承受的最大应力小于（800+学号最后两位数）MPa，试对该结构进行优化设计，使得桁架重量最少。弹性模量E=220GPa；泊松比：0.3；密度=7800kg/m3材料最大许用应力：=855MPa横截面面积变化范围：0.0110cm2（初始值为10）基本尺寸B变化范围：12m（初始值为2）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。GUI操作方式：(1) 定义工作文件名和工作标题： 1) 定义工作文件名：Utility Menu- File-Change

2、Jobname,输入文件名“litao”,单击“OK”。2) 定义工作标题：Utility Menu- File-Change Title,输入工作标题“litao”,单击“”。(2) 定义参数和材料属性：） 定义参数初始值：Utility Menu-Parameters-Scaler Parameters, 分别在“Selection”下面的输入栏中输入：B=2，A1=0.001，A2=0.001，A3=0.001。”所得结果如图所示，单击”close”。（变量B、A1、A2、A3即为设计变量） ） 设置材料属性：Main Menu-Preprocessor-Material Props-M

3、aterial Models,设置材料属性“EX=2.2e11,PRXY=0.3”，单击“OK”,设置如图所示，完成对材料属性的设置。） (3) 定义单元类型及属性1) 定义单元类型：Main Menu-Preprocessor-Element Type-Add/Edit/Delete,在“Library of Element Type”左面的列表栏选择Structural Link”,右边的为“2D spar 1”如图所示，完成单元类型设置。2) 定义实常数：Main Menu-Preprocessor-Real Constants-Add/Edit/Delete,在第一个空格中依次填入1、

4、2、3，在“Cross-sectional areas”后面的输入栏依次输入A1，A2，A3.单击close结束实数的设置。 (4) 建立有限元模型1) 生成有限元节点：Main Menu-Preprocessor-Modeling Creat-Nodes-In Active CS,生成如下节点。节点号X坐标Y坐标Z坐标1-B0020003B0040-202) 关闭坐标系符号显示，(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

5、，单击ok按钮)，并且打开节点编号显示。3) 生成第一个单元：Main Menu-Preprocessor-Modeling Creat-Elements-Auto Number-Thru Nodes,在图形屏幕上拾取编号为“1”和“4”的节点，单击“OK”。4) 改变第二单元的属性：Main Menu-Preprocessor-Modeling Creat-Elements-Elem Attributes,在实常数设置后面选择“2”，单击“OK”。 5) 生成第二单元：Main Menu-Preprocessor-Modeling Creat-Elements-Auto Number-Thr

6、u Nodes, 在图形屏幕上拾取编号为“2”和“4”的节点，单击“OK”。6) 改变第三单元的属性：Main Menu-Preprocessor-Modeling Creat-Elements-Elem Attributes,在实常数设置后面选择“3”，单击“OK”。7) 生成第三单元：Main Menu-Preprocessor-Modeling Creat-Elements-Auto Number-Thru Nodes, 在图形屏幕上拾取编号为“3”和“4”的节点，单击“OK”。生成结果如图所示。 (5) 施加约束和载荷1) 施加边界约束：Main Menu -Solution- App

7、ly -Displancement-On Node,在图形屏幕上拾取编号为“1,2,3”的节点，单击“OK”。在“DOFs to be constrained”后选择“All DOF”,单击“OK”。2) 3) 施加集中载荷：Main Menu-Solution- Load-Apply-Strutural-Force/Moment-On Node，在图形屏幕上拾取编号“4”的节点，单击“OK”，选择“FX”输入“2e4”,单击“Apply”；选择“FY”输入“-2e4”，单击“OK”，完成集中载荷的施加，得到结果如图所示。 4) 保存数据：单击工具栏上的“Save_DB”.5) 求解运算：Ma

8、in Menu-Solution-Solve-Current LS-close，ok。出现信息警告窗口，求解结束。6) 保存优化结果到文件：Utility Menu-File-Save as,在弹出的对话框中输入“truss -resu.db”,单击 “OK”。(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：Main Menu-General Postproc-Element Table-Define Table,在“User Label for item”后面输入栏中输入“EVOLUME”，并选择“Geometry”和“Elem Volume VOLU”,单击“OK”，又单击

9、“Close”。（EVOLUME代表各单元的体积值）2) 计算单元体积总和：Main Menu-General Postproc-Element Tabe-Sum of Each Item,显示一个信息窗口，在窗口中显示体积为：“0.765685E-02”。单击“File-Close”，关闭信息窗口。 3) 取出体积值：Main Menu-Parmeters-Get Scalar Data,在第一栏中选择“Results Data”,在第二栏中选择“Elem Tabe Sums”,单击“OK”，并定义参数名为“VTOT”，单击“OK”关闭该对话框。4) 计算初始质量：Utility Menu-

10、 Parmeters- Scalar Parameters,定义“DENS=7800,WT=DENS*VTOT”按“Accept”键；总重量的计算结果为：WT= 59.7234631，并显示在图中，单击“Close”,关闭对话框。（WT，三根杆件的重量和，即目标函数） 5) 设置单元表：Main Menu-General Postproc-Element Table-Define Table,在“User Label for item”后面输入栏中输入“SIGMA”，并选择“By Sequence Num”和“LS”,后面输入数字“1”单击“OK”，又单击“Close”，关闭对话框。（SIGM

11、A表示杆件所承受应力，作为状态变量；取出体积值时因为是三者的和，所以不用输入单元编号）6) 得到第一杆的轴向应力：Utility Menu-Parameters-Get Scalar Data,在第一栏中选择“Results Data”,在第二栏中选择“Elem Table Data”,单击“OK”，并定义参数名为“sig1”，在“Element number N”后输入数字“1”，在“Elem Table Data to be Retrieved”后面选择栏中选择“SIGMA”，单击“Apply”，则关闭对话框，又打开“Get Scalar Data”对话框。7) 得到第二杆的轴向应力：Ut