《ANSYS Workbench有限元分析实例详解(静力学)》——2.4 ACT插件

简介:

本节书摘来自异步社区《ANSYS Workbench有限元分析实例详解(静力学)》一书中的第2章,第2.4节,作者: 周炬 , 苏金英 更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看。

2.4 ACT插件

ACT 是Application Customization Toolkit的缩写。WB从14.5版本之后即有此插件功能,插件为用户提供了一些工具,可以很方便地解决在WB界面里需要插入Command或繁琐操作才能处理的问题。下面的ACT实例以WB 15.0为例。

如图2-4-1所示,调用某个ACT插件时,需要在插件前面的Loaded处打勾。


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(1)以FEInfo ACT插件为例,进入分析界面可以看到新增一工具条,如图2-4-2所示的方框。

首先使用WB默认的一些有关有限元模型的操作。点击View→Annotation Preferences,如图2-4-3设置,即可看到整个模型的节点编号。如图2-4-4依次点击,可以看到单个节点的详细信息(包括节点相对于坐标系的位置及节点编号)。


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再使用ACT功能。如图2-4-5依次点击,其中2~6步需要按住Ctrl键,可以看到点选的节点坐标位置和节点编号;如图2-4-6点击,可以看到与点选节点相邻的单元位置和编号。类似操作,在相应菜单位置可以用编号(格式:编号,编号-编号)、坐标位置、txt文档(内容:编号,编号,……例如:1,2,3,20)查找节点和单元;同时可以测量两节点或单元的距离,这对收敛计算的估计非常有帮助。


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注意

插入的txt文档必须采用英文目录,同时文档中编号之间的逗号必须为英文字符。
(2)以WindLoad_APDL ACT插件为例。建立一圆台模型,进入分析界面可以看到新增一工具条,如图2-4-7所示的方框。根据建筑结构载荷规范,结构件依照不同的高度,风载荷会发生变化,计算的效果以风载的水平剪切作用为目的。

建立一坐标系,坐标系的原点为风载加载的起点,X方向为风载方向,Z方向为风载高度方向,如图2-4-8所示。


<a href=https://yqfile.alicdn.com/670e53abc415d18702e1c6207b8b843e113d8f6a.png" >

载荷加载如图2-4-9所示,依据风载计算公式{{F}_{d}}=frac{1}{2}rho {{v}^{2}}A{{C}_{d}}(式中,{{F}_{d}}为风载荷,rho为空气密度,v为风速,A为风载载荷面积,{{C}_{d}}为牵引系数)可知,风载与空气密度有关。因此,一定要设置环境温度,因为不同温度对应的空气密度不同。


<a href=https://yqfile.alicdn.com/518067a704999984fbf65b10211739dff7501b4e.png" >

WindLoad_APDL设置如图2-4-10所示。图中1为风载加载面,2为图2-4-8新建的坐标系,3可选择定值或梯度风载,4选择风载方向和高度,5定义风速,6定义空气密度,7定义形状因子。


<a href=https://yqfile.alicdn.com/721d3eb18d9e39841be467ef5ffb33749244ae14.png" >

计算结果如图2-4-11所示。



ACT作为插件不仅扩展了WB的内部功能,同时还作为接口与WB建立关联,例如,TCSCA、EDEM、PDF等软件都开发了与WB的相应ACT接口程序。

(3)C程序。用于将FE模型转换成stl文件。(注:ANSYS17.0已经可以直接用右键导出,之前版本只能用组件系统下的Finite Element Modeler模块进行处理。)

主程序:

/*
---------------------------------------------------------------------------
 Simple program that takes the nodes and elements from the surface of an  
ANSYS FE model and converts it to a binary STL file.
 USAGE:
   Create and ANSYS surface mesh one of two ways:
     1: amesh the surface with triangles
     2: esurf an existing mesh with triangles
     Write the triangle surface mesh out with nwrite/ewrite
   Run ans2stl with the rootname of the *.node and *.elem files as the only argument
   This should create a binary STL file
 COMPILE:
   gcc -o ans2stl_win ans2stl_win.c
---------------------------------------------------------------------------*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
typedef struct vertStruct *vert;
typedef struct facetStruct *facets;
typedef struct facetListStruct *facetList;

    int   ie[8][999999];
    float  coord[3][999999];
    int  np[999999];
struct vertStruct {
 float  x,y,z;
 float  nx,ny,nz;
 int ivrt;
 facetList  firstFacet;
};
struct facetListStruct {
 facets  facet;
 facetList next;
};
struct facetStruct {
 float  xn,yn,zn;
 vert  v1,v2,v3;
};
facets theFacets;
vert  theVerts;
char  stlInpFile[80];
float xmin,xmax,ymin,ymax,zmin,zmax;
float  ftrAngle;
int  nf,nv; 
void swapit();
void readBin();
void getnorm();
long readnodes();
long readelems();
/*--------------------------------*/
main(argc,argv)
   int argc;
   char *argv[];
{
 char nfname[255];
 char efname[255];
 char sfname[255];
 char s4[4];
 FILE  *sfile;
 int nnode,nelem,i,i1,i2,i3;
 float  xn,yn,zn;
 if(argc <= 1){
     puts("Usage: ans2stl file_root");
     exit(1);
 }
 sprintf(nfname,"%s.node",argv[1]);
 sprintf(efname,"%s.elem",argv[1]);
 sprintf(sfname,"%s.stl",argv[1]);
 nnode = readnodes(nfname);
 nelem = readelems(efname);
 nf = nelem;
 sfile = fopen(sfname,"wb");
 fwrite("PADT STL File, Solid Binary",80,1,sfile);
 swapit(&nelem,s4);  fwrite(s4,4,1,sfile);
  for(i=0;i<nelem;i++){ 
   i1 = np[ie[0][i]];
   i2 = np[ie[1][i]];
   i3 = np[ie[2][i]];
   getnorm(&xn,&yn,&zn,i1,i2,i3);
   swapit(&xn,s4);  fwrite(s4,4,1,sfile);
   swapit(&yn,s4);  fwrite(s4,4,1,sfile);
   swapit(&zn,s4);  fwrite(s4,4,1,sfile);

   swapit(&coord[0][i1],s4);  fwrite(s4,4,1,sfile);
   swapit(&coord[1][i1],s4);  fwrite(s4,4,1,sfile);
   swapit(&coord[2][i1],s4);  fwrite(s4,4,1,sfile);

   swapit(&coord[0][i2],s4);  fwrite(s4,4,1,sfile);
   swapit(&coord[1][i2],s4);  fwrite(s4,4,1,sfile);
   swapit(&coord[2][i2],s4);  fwrite(s4,4,1,sfile);

   swapit(&coord[0][i3],s4);  fwrite(s4,4,1,sfile);
   swapit(&coord[1][i3],s4);  fwrite(s4,4,1,sfile);
   swapit(&coord[2][i3],s4);  fwrite(s4,4,1,sfile);
   fwrite(s4,2,1,sfile);
 }
 fclose(sfile);
  puts(" ");
 printf(" STL Data Written to %s.stl \n",argv[1]);
  puts(" Done!!!!!!!!!");
 exit(0);
}
void getnorm(xn,yn,zn,i1,i2,i3)
 float *xn,*yn,*zn;
 int  i1,i2,i3;
{
 float v1[3],v2[3];
 int  i;

       for(i=0;i<3;i++){
   v1[i] = coord[i][i3] - coord[i][i2];
   v2[i] = coord[i][i1] - coord[i][i2];
  }

  *xn = (v1[1]*v2[2]) - (v1[2]*v2[1]);
  *yn = (v1[2]*v2[0]) - (v1[0]*v2[2]);
  *zn = (v1[0]*v2[1]) - (v1[1]*v2[0]);
}
long readelems(fname)
    char  *fname;
{
    long num,i;
    FILE *nfile;
    char  string[256],s1[7];

    num = 0;
    nfile = fopen(fname,"r");
  if(!nfile){
    puts(" error on element file open, bye!");
    exit(1);
   }
    while(fgets(string,86,nfile)){
     for(i=0;i<8;i++){
      strncpy(s1,&string[6*i],6);
      s1[6] = '\0';
      sscanf(s1,"%d",&ie[i][num]);
     }
     num++;
    }

    printf("Number of element read: %d\n",num);
    return(num);
}

long readnodes(fname)
    char  *fname;
{
    FILE  *nfile;
    long   num,typeflag,nval,ifoo;
    char  string[256];

    num = 0;
    nfile = fopen(fname,"r");
    if(!nfile){
      puts(" error on node file open, bye!");
      exit(1);
    }
    while(fgets(string,100,nfile)){
     sscanf(string,"%d ",&nval);
     switch(nval){
      case(-888):
        typeflag = 1;
      break;
      case(-999):
        typeflag = 0;
      break;
      default:
        np[nval] = num;
        if(typeflag){
            sscanf(string,"%d %g %g %g",
              &ifoo,&coord[0][num],&coord[1][num],&coord[2][num]);
        }else{
            sscanf(string,"%d %g %g %g",
              &ifoo,&coord[0][num],&coord[1][num],&coord[2][num]);
            fgets(string,81,nfile);
        }
num++;
      break;
    }

    }
    printf("Number of nodes read %d\n",num);
    return(num);


}
/* A Little ditty to swap the byte order, STL files are for DOS */
void swapit(s1,s2)
   char s1[4],s2[4];
{
 s2[0] = s1[0];
 s2[1] = s1[1];
 s2[2] = s1[2];
 s2[3] = s1[3];
}
测试实例:

/ *======================================================

  SAMPLE ANSYS INPUT DECK THAT SHOWS USAGE
finish
/clear
/file,a2stest
/PREP7 
!----------
! Build silly geometry
BLC4,-0.6,0.35,1,-0.75,0.55 
SPH4,-0.8,-0.4,0.45 
CON4,-0.15,-0.55,0.05,0.35,0.55 
VADD,all
!------------------------
! Mesh surface with non-solved (MESH200) triangles
et,1,200,4
MSHAPE,1,2D  ! Use triangles for Areas
MSHKEY,0   ! Free mesh
SMRTSIZE,,,,,5
AMESH,all
!----------------------
! Write out nodes and elements
nwrite,a2stest,node
ewrite,a2stest,elem
!--------------------
! Execute the ans2stl program
/sys,ans2stl_win.exe a2stest

======================================================= */
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CAE是计算机辅助求解复杂工程和产品结构各项性能和优化设计等问题的一种近似数值分析方法,适用于工程的整个生命周期。ANSYS软件是最经典的CAE软件之一,在国内应用广泛。近些年ANSYS公司收购了多款顶级流体、电磁类软件,并重点发展ANSYS Workbench平台。
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