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摘 要：針對(duì)橋式起重機(jī)橋架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，采用參數(shù)化和命令流相結(jié)合的方法建立橋架結(jié)構(gòu)模型，解決了模型修改困難的問(wèn)題，并對(duì)模型進(jìn)行有限元分析。對(duì)橋式起重機(jī)系列產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有較好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：參數(shù)化 有限元分析 橋式起重機(jī)
一、前言

目前，使用ANSYS軟件對(duì)零部件和簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)及有限元分析已較為成熟，在設(shè)計(jì)計(jì)算領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用。使用APDL對(duì)處理零部件非常有效，而對(duì)于大型金屬結(jié)構(gòu)，由于其結(jié)構(gòu)的幾何復(fù)雜性及各部件連接關(guān)系的復(fù)雜性，必須通過(guò)個(gè)體建模進(jìn)行計(jì)算、分析,如有問(wèn)題，修改極其不便。因此對(duì)大型結(jié)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計(jì)是當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。本文以10t-19.5m橋式起重機(jī)橋架結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，運(yùn)用參數(shù)化與命令流相結(jié)合的方法建立橋架結(jié)構(gòu)模型，并對(duì)模型進(jìn)行有限元分析，從而為橋式起重機(jī)橋架結(jié)構(gòu)以及其它一些大型金屬結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了一種快速的建模方法，解決了模型修改困難的問(wèn)題。

二、ANSYS命令流文件的建立和APDL參數(shù)化語(yǔ)言

1．ANSYS命令流文件的建立

ANSYS命令流文件是一種在模型建立過(guò)程中自動(dòng)生成的.log文件，它記錄了模型建立過(guò)程中的每一步操作和命令，并將這些操作轉(zhuǎn)變成ANSYS命令流的形式進(jìn)行保存。

由于橋架等大型金屬結(jié)構(gòu)的幾何結(jié)構(gòu)和各部件連接關(guān)系非常復(fù)雜，ANSYS模型中包括成千上萬(wàn)的節(jié)點(diǎn)和單元，而且在每次建模操作過(guò)程中，面和關(guān)鍵點(diǎn)的序號(hào)也在不斷發(fā)生變化。因此，如果單純地使用APDL進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，就要花費(fèi)很多時(shí)間和精力，特別是對(duì)于一些不熟悉APDL和編程的用戶來(lái)說(shuō)，這基本上是一個(gè)無(wú)法完成的工作量。本文通過(guò)建立16t-10.5m的橋架結(jié)構(gòu)模型，提取模型建立的ANSYS命令，通過(guò)對(duì)命令的修改和編輯建立進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)的ANSYS命令流文件，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)同一系列橋架結(jié)構(gòu)模型的修改。

2．APDL參數(shù)化語(yǔ)言

APDL是指ANSYS參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言（ANSYS Parametric Design Language），用來(lái)自動(dòng)完成某些功能或建模的一種腳本語(yǔ)言[1]。它是一種功能強(qiáng)大的描述性、解釋性語(yǔ)言，它可以實(shí)現(xiàn)模型的參數(shù)化，可以獲取ANSYS數(shù)據(jù)庫(kù)信息，可以進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算（包括矩陣和矢量運(yùn)算），可以定義經(jīng)常使用的命令或宏的縮寫(xiě)。

APDL參數(shù)定義不必聲明類(lèi)型，參數(shù)存儲(chǔ)無(wú)論是整型還是實(shí)型，都采用雙精度存儲(chǔ)。若使用未聲明參數(shù)，將會(huì)被賦“極小值”（約為2×10-100）。

（1）定義方法

由于APDL參數(shù)定義方法很多，這里只介紹其中比較簡(jiǎn)單的三種定義方法。

① 采用*SET命令定義

例如*SET，LONG，10000

*SET，HIGH，1000

② 采用賦值號(hào)“=”定義

例如LONG=10000

　　 HIGH=1000

③ GUI菜單定義

定義途徑：Utility Menu＞Parameters＞Scalar Parameters

（2）APDL參數(shù)的使用

APDL定義的參數(shù)主要是用于修改模型，其中包括模型的外輪廓尺寸（如長(zhǎng)，寬、高、各板件之間的間隔以及材料的厚度等）和模型建立過(guò)程中坐標(biāo)的移動(dòng)距離。模型的修改也主要是這些參數(shù)數(shù)值的變化。當(dāng)我們改變這些參數(shù)的數(shù)值后，將ANSYS命令導(dǎo)入ANSYS命令流窗口，就可以自動(dòng)生成修改后的模型。