摘 要：針對橋式起重機(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題，并對模型進(jìn)行有限元分析。對橋式起重機(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軟件對零部件和簡單結(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對處理零部件非常有效，而對于大型金屬結(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，必須通過個(gè)體建模進(jìn)行計(jì)算、分析，如有問題，修改極其不便。因此對大型結(jié)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計(jì)是當(dāng)前亟待解決的問題。本文以10t-19.5m橋式起重機(jī)橋架結(jié)構(gòu)為研究對象，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題。

　　二、ANSYS命令流文件的建立和APDL參數(shù)化語言

　　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程中自動生成的。log文件，它記錄了模型建立過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的節(jié)點(diǎn)和單元，而且在每次建模操作過程中，面和關(guān)鍵點(diǎn)的序號也在不斷發(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，特別是對于一些不熟悉APDL和編程的用戶來說，這基本上是一個(gè)無法完成的工作量。本文通過建立16t-10.5m的橋架結(jié)構(gòu)模型，提取模型建立的ANSYS命令，通過對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)對同一系列橋架結(jié)構(gòu)模型的修改。

　　2.APDL參數(shù)化語言

　　APDL是指ANSYS參數(shù)化設(shè)計(jì)語言（ANSYS Parametric Design Language），用來自動完成某些功能或建模的一種腳本語言[1].它是一種功能強(qiáng)大的描述性、解釋性語言，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。

　　APDL參數(shù)定義不必聲明類型，參數(shù)存儲無論是整型還是實(shí)型，都采用雙精度存儲。若使用未聲明參數(shù)，將會被賦“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單的三種定義方法。

　�、� 采用*SET命令定義

　　例如*SET，LONG，10000

　　*SET，HIGH，1000

　�、� 采用賦值號“=”定義

　　例如LONG=10000

　　HIGH=1000

　�、� 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，寬、高、各板件之間的間隔以及材料的厚度等）和模型建立過程中坐標(biāo)的移動距離。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，就可以自動生成修改后的模型。