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利用APDL命令選擇橢球面上的節點

2017-09-15  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

問題的背景:筆者在利用Workbench的二次開發功能實現某模型的參數化建模、分網、加載時,由于workbench開發接口的限制,需要結合DM模塊、MAPDL模塊、Mesh模塊、FEM模塊以及Mechnical模塊。


在結合這些模塊的時候,為了實現參數化一鍵加載,需要在Mechnical模塊通過APDL和XML(ACT技術)完成加載功能,而Mechnical模塊里面的模型其實只有節點和單元,因此,在Mechnical模塊添加的APDL命令只能是對節點或者單元進行操作。

該模型有圓柱面和橢球面,圓柱面的節點其實比較好通過APDL選取,利用圓柱坐標系即可,但是橢球面上的節點則無法直接選取。

至此,問題便產生了,如何利用APDL在只有節點和單元的模型上選取橢球面上的節點。

局部模型如下所示。


利用APDL命令選擇橢球面上的節點ansys圖片1

圖1 單元模型

利用APDL命令選擇橢球面上的節點ansys圖片2

圖2 節點

筆者所想選取的節點是圖2中的最內層的節點,該群節點所對應的幾何模型是一個標準的橢球形,橢球形狀參數比為2:2:1。

該問題最大的障礙便是沒有幾何,只有節點和單元,如果有幾何的話,那么可以直接通過參數選擇面,再選擇依附在面上的節點即可。


如何解決該問題?

首先,筆者嘗試通過在前期劃分網格時添加一種額外的單元,mesh200,這是一個比較特殊的單元,有興趣的可以查查資料,先將該面單獨用mesh200進行網格劃分,之后對全部模型采用solid185進行劃分。

劃分完成后,模型導入Mechnical模塊,可以通過單元類型的方式直接選出所要的節點,而且選擇過程非常非常的方便和快捷。但是,mesh200單元只是用于網格劃分,不支持載荷和約束,也即是無法在這些節點上加載,這對于最終問題就顯得無效了。

顯然,該方法雖然能夠選出所要的節點,但是卻不能解決加載的問題,只能放棄。

至此,筆者只能嘗試采用橢球本身的位移約束方程來選擇了。


眾所周知,標準橢球的方程為:

利用APDL命令選擇橢球面上的節點ansys培訓的效果圖片3

在本次模型中,a=c=2b=Ri,因此,本模型的橢球面方程為:

利用APDL命令選擇橢球面上的節點ansys培訓的效果圖片4

也即是,橢球面上節點的(x,y,z)坐標肯定是滿足上述方程的,那么可以通過讀取節點的坐標值,代入上述方程計算,判斷是否滿足,如果滿足,那么就是所需要的節點,不滿足就不是。

基于此原則,可以寫出APDL命令的思路:

獲取總節點數目

循環遍歷

獲取當前的最小節點號

獲取該節點的三個坐標值

計算橢球方程

邏輯判斷

如果該節點滿足橢球方程,則存入數組

舍棄當前節點


之后,通過遍歷存儲的數組,可以選出所有滿足橢球方程的節點。

具體的APDL實現過程如下:

alls,all

csys,0

nsel,r,ext

nsel,r,loc,y,0,Body_Ri/2


tol=1e-6

j=0


*get,Total_node,node,0,count

*Dim,inner_node,array,Total_node,1


*do,i,1,Total_node,1

*get,node_min,node,0,num,min

ux=nx(node_min)

uy=ny(node_min)

uz=nz(node_min)

temp=(ux**2+uz**2+4*uy**2)/Body_Ri**2-1

abs_temp=abs(temp)


*if,abs_temp,lt,tol,then

j=j+1

inner_node(j)=node_min

*endif

nsel,u,,,node_min

*enddo


alls,all

nsel,r,,,inner_node(1)

*do,k,2,j,1

nsel,a,,,inner_node(k)

*enddo

注:定義了一個較小的變量tol=1e-6,主要是考慮可能存在一定的誤差,是節點的坐標不能完全符合橢球方程,這個屬于正常現象,稍加考慮即可。

最終運行該段APDL代碼,可以選出所需要的最內層的節點,如下所示。

利用APDL命令選擇橢球面上的節點ansys培訓的效果圖片5

圖3 選擇節點

利用esln命令,選出該群節點所存附的單元,如圖4所示,所見就一層單元。

利用APDL命令選擇橢球面上的節點ansys培訓的效果圖片6

圖4 節點存附的單元


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