ANSYS APDL参数化有限元分析技术及其应用实例（第二版）

中国水利水电出版社

【作者】李占营阚川等编著

【I S B N 】978-7-5170-5762-8

【责任编辑】张玉玲

【适用读者群】科技

【出版时间】2017-09-13

【开本】16开

【装帧信息】平装（光膜）

【版次】第2版第1次印刷

【页数】260

【千字数】372

【印张】16.25

【定价】￥49

【丛书】万水ANSYS技术丛书

【备注信息】

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本书主要分两大部分介绍和学习参数化设计语言APDL，1～15章主要介绍APDL语言的基本要素，16～19章重点介绍APDL的典型应用技术。基本要素包括支持APDL的菜单操作、变量、数组与表参数及其用法、数据文件的读写、数据库信息的访问、数学表达式、使用函数编辑器和加载器、矢量与矩阵运算、APDL Math、内部函数、流程控制、宏与宏库、定制用户图形界面，这些是APDL编程语言的组成部分，能很好地将ANSYS的命令按照一定顺序组织起来，并利用参数实现数据的交换和传递，实现有限元分析过程的参数化和批处理。APDL的应用除包括参数化建模、加载、求解、后处理等基本技术外，还包括专用分析系统开发、界面系统开发、Workbench中APDL的使用和自14.0以来APDL命令的开发演变历程。

本书主要适合于已掌握ANSYS经典界面基本操作和Workbench工作环境的初级用户和部分中高级用户，是一本学习APDL的技术资料，是灵活掌握ANSYS专题分析技术的辅助资料，也是Workbench用户使用APDL语言的一本工具书。通过对本书的学习，读者会进一步提高有限元分析的分析手段和综合应用能力，进一步提高ANSYS软件的使用深度。

本书在第一版参数化设计语言APDL基础知识及典型应用的基础上重点关注14.0版本以来ANSYS APDL技术的开发演变历史，加强对工程中常用APDL命令的说明，删除已停止开发和进入历史遗留功能的章节。

自14.0版本以来，ANSYS APDL命令的开发侧重于程序的易用性、稳定性和效率，以及科研领域最新研究成果的工程应用，特别是在以下几个方面做了大量开发工作：通用接触功能、断裂力学、周期结构动力学、声学、并行求解等。

第二版前言

由2013年本书第一版的出版到现在，ANSYS软件经历了几个版本的发布，最新版本已经到18.0。在这几个版本的开发过程中，ANSYS APDL技术有了较大的变化，有适应企业研发的新功能发布，有更加成熟稳定的功能改善，也有一些被新技术所替代的技术进入历史遗留功能。因此，在ANSYS 18.0发布之际，作者对全书进行了再一次的修改、完善和更新。

新增一章“APDL命令的演变”。这一章主要内容是ANSYS Mechanical从14.0到18.0版本，APDL命令的演变。通过对本章内容的熟悉，用户可以了解到：ANSYS在相关学科的最新开发进展，以及原有技术的逐渐成熟；已经淘汰的停止开发的软件技术，及对应的新技术。

考虑到ANSYS设计探索及优化工具DesignXplorer的功能已经完全覆盖了ANSYS APDL的优化功能，而且18.0之后的ANSYS新版本将不再提供APDL优化功能。所以删除了原书中APDL优化技术相关内容，即原书第18章“基于APDL的有限元优化技术及其应用”和附录B“优化设计命令”。

在新版本出版之际，感谢北京航空航天大学能源与动力工程学院阚川、张涛、吴勇军、崔伟、吴静、廖祜明、韩乐、侯文松、顾毅、刘华伟、王文在本书编写过程中的辛勤工作。

由于时间仓促，加之本书内容新、书中涉及面广及作者水平有限，书中不足甚至错误之处在所难免，恳请广大读者批评指正。

编者

2017年7月

第二版前言
第一版前言

第1章 APDL参数化语言概论 1
第2章参数与参数菜单系统 2
2.1 参数概念与类型 2
2.2 参数的命名规则 2
2.3 参数化操作环境介绍 3
第3章变量参数及其用法 6
3.1 变量的定义与赋值 6
3.1.1 利用命令*SET进行变量定义与
赋值 6
3.1.2 利用赋值号“=”进行变量定义与
赋值 6
3.1.3 利用变量定义菜单或命令输入窗口
进行变量定义与赋值 7
3.1.4 在启动时利用驱动命令进行变量
定义与赋值 8
3.2 删除变量 9
3.3 数值型变量值的替换 9
3.4 字符参数的用法 9
3.4.1 字符参数的常见用法 10
3.4.2 强制字符参数执行替换 10
3.4.3 抑制发生字符参数替换 11
3.4.4 使用字符参数的限制 11
3.5 数字或字符参数的动态替换 12
3.6 列表显示变量参数 12
3.7 存储与恢复变量 13
第4章数组参数及其用法 15
4.1 数组参数类型与概念 15
4.2 定义数组参数 16
4.3 赋值数组参数 18
4.3.1 利用命令*SET或赋值号“=”给
单个或多个数组元素赋值 18
4.3.2 利用命令*VEDIT或按其等价菜单
方式编辑数组 19
4.3.3 利用命令*VFILL或者其等价菜单
方式填充数组向量 19
4.4 列表显示数组参数 21
4.5 曲线图形显示数组参数列矢量 21
4.6 删除数组参数 24
4.7 存储与恢复数组参数 25
第5章表参数及其用法 26
5.1 表参数的概念、定义、删除与赋值 26
5.2 曲线图形显示表参数列矢量 29
5.3 表插值及表载荷应用实例 29
第6章参数与数据文件的写出与读入 39
6.1 使用命令*VWRITE写出数据文件 39
6.2 使用命令*VREAD读取数据文件
填充数组 42
6.3 使用命令*TREAD读取数据文件
并填充TABLE类型数组 43
第7章访问ANSYS数据库数据 47
7.1 提取数据库数据并赋值给变量 47
7.1.1 *GET提取命令 47
7.1.2 与*GET等价的内嵌提取函数 49
7.1.3 对象信息查询函数 53
7.1.4 系统信息查询函数/INQUIRE 56
7.1.5 获取_STATUS和_RETURN
参数值 58
7.2 批量提取数据库数据并赋值给数组 60
第8章数学表达式 64
第9章使用函数编辑器与加载器 66
9.1 使用函数编辑器 66
9.2 使用函数加载器 72
9.3 使用函数边界条件加载及其应用实例 73
9.3.1 使用函数边界条件加载 73
9.3.2 使用函数边界条件加载应用实例 73
第10章矢量与矩阵运算 83
10.1 矢量与矩阵运算设置 83
10.2 矢量运算 87
10.2.1 矢量间运算（*VOPER命令） 87
10.2.2 矢量函数（*VFUN命令） 90
10.2.3 矢量－变量运算（*VSCFUN
命令） 92
10.2.4 矢量插值运算（*VITRP命令） 93
10.3 矩阵运算 94
10.3.1 矩阵间运算（*MOPER命令） 94
10.3.2 拷贝或转置数组矩阵（*MFUN
命令） 96
10.3.3 计算傅里叶级数（*MFOURI
命令） 97
第11章 APDL Math 99
11.1 APDL Math使用过程 99
11.2 矩阵和向量大小 100
11.3 提取复标量值 101
11.4 自由度排序 101
11.5 创建用户自定义超单元 102
11.6 矩阵运算使用建议 103
11.7 APDL Math实例 104
11.7.1 实例1：模态分析之后验证模态
振型的正交性 104
11.7.2 实例2：由.full文件读取矩阵和
载荷向量并求解 104
11.7.3 实例3：完全法谐响应扫频分析 105
11.7.4 实例4：由.full文件进行非对
称模态分析 105
11.7.5 实例5：由.hbmat文件进行阻
尼模态分析 106
11.7.6 实例6：由.sub文件导入、修改
并生成新的.sub文件 106
第12章内部函数 107
第13章流程控制 109
13.1 *GO无条件分支 109
13.2 *IF-*IFELSE-*ELSE-*ENDIF条件
分支 110
13.3 *DO-*ENDDO循环 113
13.4 *DOWHILE循环 115
13.5 *REPEAT重复一个命令 116
13.6 流程控制命令快速参考 117
第14章宏文件与宏库 120
14.1 APDL宏及其功能 120
14.2 宏文件命名规则 121
14.3 宏搜索路径 122
14.4 创建宏文件的方法 123
14.4.1 使用*CREATE创建宏文件 123
14.4.2 使用*CFWRITE创建宏文件 126
14.4.3 使用/TEE创建宏文件 127
14.4.4 使用菜单Utility Menu>Macro>
Create Macro创建宏文件 128
14.4.5 用文本编辑器创建宏文件 129
14.5 宏的局部变量 129
14.5.1 宏命令行的输入变量 130
14.5.2 宏内部使用的局部变量 131
14.6 运行宏 132
14.7 宏嵌套：在宏内调用其他宏 134
14.8 使用宏库文件与运行宏库中的宏 135
14.9 在宏中使用组和组件 136
14.10 加密宏文件 137
14.10.1 准备加密宏 138
14.10.2 生成加密宏 138
14.10.3 运行加密宏 139
第15章定制用户化图形交互界面 140
15.1 单参数输入对话框 140
15.2 多参数输入对话框 141
15.3 调用ANSYS程序已有的对话框 143
15.4 宏中实现拾取操作 144
15.5 程序运行进度对话框 145
15.6 宏运行的消息机制 147
15.7 定制工具条与缩写 148
15.7.1 定制用户化工具条按钮 149
15.7.2 存储与恢复工具条按钮 151
15.7.3 嵌套工具条缩写 153
第16章基于APDL的常规应用及其实例 154
16.1 ANSYS程序的启动参数与启动文件 154
16.2 驱动可执行文件 155
16.3 利用工具条按钮调用宏 156
16.4 读入和写出数据文件并实现多载荷
步瞬态动力学求解实例 157
16.5 参数化建模：创建标准零件/模型的
通用宏 160
16.6 参数化建模：连续变厚度板壳模型 166
16.7 施加随坐标变化的压力载荷 168
16.8 施加表载荷进行载荷插值求解 172
第17章基于APDL的专用分析程序二次
开发实例 175
第18章 Workbench中APDL的使用 189
18.1 Workbench中使用Mechanical APDL
的场景 189
18.2 Commands使用预备知识 191
18.2.1 Mechanical调用Mechanical
APDL求解器原理 191
18.2.2 Mechanical驱动Mechanical
APDL方式 191
18.2.3 Mechanical APDL文件系统 192
18.2.4 使用Commands准备工作 192
18.3 Mechanical使用Commands对象 194
18.3.1 Commands重要工具 194
18.3.2 Geometry分支 198
18.3.3 Remote Points 200
18.3.4 Connection分支 202
18.3.5 Analysis分支 205
18.3.6 Solution分支 208
18.3.7 Commands输入输出参数 210
18.4 Workbench中消声器声场分析 212
18.4.1 引言 212
18.4.2 问题定义 213
18.4.3 操作步骤 213
18.4.4 关键Commands说明 221
18.4.5 进一步讨论 226
第19章 APDL命令的演变 227
19.1 14.0版本 227
19.1.1 新增命令 227
19.1.2 修改命令 228
19.1.3 不说明命令 229
19.1.4 存档命令 230
19.2 15.0版本 230
19.2.1 新增命令 230
19.2.2 修改命令 231
19.2.3 不说明命令 232
19.3 16.0版本 232
19.3.1 新增命令 233
19.3.2 修改命令 233
19.3.3 不说明命令 235
19.4 17.0版本 236
19.4.1 新增命令 236
19.4.2 修改命令 236
19.4.3 不说明命令 238
19.5 18.0版本 238
19.5.1 新增命令 238
19.5.2 修改命令 239
19.5.3 不说明命令 241
附录A APDL命令 242
附录B APDL通道命令 245
参考文献 252

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