VC++的ANSYS船用齿轮箱专用优化设计分析软件(4)

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除了这两种优化方法，ANSYS程序还提供了一系列的优化工具以提高优化过程的效率。例如，随机优化分析的迭代次数是可以指定的。随机计算结果的初始值可以作为优化过程的起点数值[8-11]。

ANSYS 软件主要的分析功能[1]

ANSYS 的主要功能以结构分析为基础:

1）结构静力分析

用来求解外载荷引起的位移、应力和力。静力分析很适合求解惯性和阻尼对结构的影响并不显著的问题。ANSYS 程序中的静力分析不仅可以进行线性分析,而且也可以进行非线性分析,如塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接触分析。

2）结构动力学分析

结构动力学分析用来求解随时间变化的载荷对结构或部件的影响。与静力分析不同,动力分析要考虑随时间变化的力载荷以及它对阻尼和惯性的影响。ANSYS 可进行的结构动力学分析类型包括:瞬态动力学分析、模态分析、谐波响应分析及随机振动响应分析。

3）结构非线性分析

结构非线性导致结构或部件的响应随外载荷不成比例变化。ANSYS程序可求解静态和瞬态非线性问题,包括材料非线性、几何非线性和单元非线性3种。

4）动力学分析

ANSYS 程序可以分析大型三维柔体运动。当运动的积累影响起主要作用时,可使用这些功能分析复杂结构在空间中的运动特性,并确定结构中由此产生的应力、应变和变形。

5）热分析

程序可处理热传递的3种基本类型:传导、对流和辐射。热传递的3 种类型均可进行稳态和瞬态、线性和非线性分析。热分析还具有可以模拟材料固化和熔解过程的相变分析能力以及模拟热与结构应力之间的热- 结构耦合分析能力。此外还有: 电磁场分析、流体动力学分析、声场分析、压电分析。

ANSYS 软件的后处理功能

ANSYS 软件的后处理过程包括两个部分: 通用后处理模块POST1 和时间历程响应后处理模块POST26 。通过用户界面,可以很容易获得求解过程的计算结果并对其进行显示。这些结果可能包括位移、温度、应力、应变、速度及热流等,输出形式可以有图形显示和数据列表2种。

有限单元法近年来随着计算机技术的普及和计算速度的不断提高，有限元分析在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视。以ANSYS为代表的有限单元法已经成为解决复杂的工程分析计算问题的有效途径，可广泛应用于一般工业和科学研究。但仅靠ANSYS本身的功能不能完全满足复杂多变的工业应用要求，为此产生了ANSYS参数化设计语言APDL。

参数化程序实际上由类似于FORTRAN的程序设计语言部分和1000多条ANSYS命令组成，其中程序设计语言部分与其他编程语言一样，具有参数、数组表达式、函数、流程控制（循环分支）、重复执行命令、缩写、宏以及用户程序等。标准的ANSYS程序运行是由1000多条命令驱动的，这些命令可以写进程序设计语言编写的程序，命令的参数可以赋确值，也可以通过表达式的结果或参数的方式进行赋值。从ANSYS命令功能上讲，它们分别对应ANSYS分析过程中的定义几何模型划分单元网格、材料定义、添加载荷边界条件，控制和执行求解和后处理计算结果等命令，用户可以利用程序设计语言将ANSYS命令组织起来，编写出参数化的用户程序，从而实现有限元分析的全过程，即建立参数化的CAD模型，参数化的网格划分与控制，参数化的材料定义，参数化的载荷和边界条件定义，参数化的分析控制和求解以及参数化的后处理。[12]由于FORTRAN的可视化程度差，在使用中有一定的局限性，而C++是广大用户青睐的可视化程序设计语言，已经用于UG、PRO/E、SOLIDWORKS等大型软体的二次开发，故将APDL与VC++结合起来使用会更加方便[13]。