VC++的ANSYS船用齿轮箱专用优化设计分析软件(2)

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三、ANSYS软件简介[2-5]

ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。

一个典型的ANSYS分析过程可分以下三步:

1）创建有限元模型

2）施加载荷进行求解

3）查看分析结果

这一功能的实现与ANSYS软件功能的强大与其有着很多的模块应用是分不开的,下面对ANSYS软件三种模块的功能进行一下简要的介绍:

1)前处理模块(PREP7)

ANSYS软件的前处理模块主要实现三种功能:参数定义、实体建模和网格划分。参数定义：ANSYS程序在进行结构建模过程中，要对所建模型的材料进行参数定义。包括定义使用单位制，定义所使用单元的类型，定义单元的实常数，定义材料的特性以及使用材料库文件等。实体建模：论文网在实体建模过程中，ANSYS程序提供了两种方法:从高级到低级的建模与从低级到高级的建模。对于一个有限元模型，图元的等级从低到高分别是:点、线、面和体。此外，用户也可以先定义点、线、面，然后由所定义的图元生成体。无论用户采用哪种方式进行建模，都需要进行布尔操作来组合结构数据，以构建用户想要得到的模型。网格划分：ANSYS系统的网格划分功能十分强大，使用起来十分方便。从而使用选择的角度来讲，程序的网格划分可以分为系统智能划分和人工选择划分。从网格划分的功能来讲，则包括四种划分方式:延伸划分、映象划分、自由划分和自适应划分。

2)求解模块(SOLUTION)

求解模块是程序用来完成对己经生成的有限元模型进行力学分析和有限元求解的。在此阶段，用户可以定义分析类型、分析选项、载荷数据和载荷步选项。ANSYS提供的分析类型有如下几种:结构静力分析、结构动力分析、结构屈曲分析、结构非线性分析、热力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析、流体动力分析。

3)后外理模块(POSTl和POST26)

当计算完后，可以通过后处理器查看结果。ANSYS程序包含两个部分:通用后处理模块(POST 1)和时间历程后处理模块(POST26)。通过程序的菜单操作，可以很方便地获得求解的计算结果。结构文件的输出形式有图形显声和数据列表显示两种。通用后处理模块(POST 1)可用于查看整个模块或选定的部分模块在某一子步的结果。时间历程后处理模块(POST26)，可用于查看模型的特点在所有时间步内的结果。近年来，ANSYS新版本提供了多层次的二次开发功能，以ANSYS已有程序为基础平台，可以开发出各种典型土木结构专用分析子程序、行业规范验算程序、特殊处理工具等，从而形成自身的可长期持续应用和发展的分析系统。

ANSYS优化设计思想

基于ANSYS优化工具箱进行优化设计，首先需要做两个方面的准备工作：

1）优化问题数据抽象

2）优化模块设计

优化问题数据抽象

结构优化所涉及数据类型复杂，概念繁多。为此，可以引入类和对象机制，将问题应用类、对象、成员的概念进行数据抽象，以迅速把握问题关键和脉络。这种处理方式在复杂结构的参数化优化设计中显得尤为重要。

所谓类，是对一组相似对象的共同抽象的描述，将该组对象所具有的共同特征集中起来，用于说明该组对象的能力和性质。将结构优化问题用以下四个类来进行统筹。优化设计要求方案在满足所有的设计要求后所需的支出(如重量、面积、应力、费用等)尽量小，据此，定义优化设计中所需的支出为目标类，设计所需满足的条件为状态类。优化结果的取得是通过改变几何参数、材质等设计参数实现的，将设计参数的集合作为设计类。利用优化工具箱中创建实体模型的信息为实体类。