基于ANSYS参数化语言的机械结构优化设计

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基于ANSYS参数化语言的机械结构优化设计文章编号: 1004 - 4639 (2004) 03 - 0204 - 05
基于ANSYS参数化语言的机械结构优化设计
刘 洁 ， 张和平
(沈阳化工学院机械工程学院 ， 辽宁 沈阳 110142)
摘 要: 介绍了 ANSYS优化设计拈 ，并针对机械结构优化设计给出了具体设计步骤 ，利用实
例分析介绍 ANSYS在机械结构优化设计中的应用.证明了 ANSYS优化设计拈在机械结构优化
设计上的方便性和可行性 ，为从事机械优化设计人员提供了新的方法和思路.
关键词: 机械; ANSYS; 优化设计
中图分类号: TH2/ 6 - 02 文献标识码: A
收稿日期: 2003 - 06 - 24
作者简介: 刘洁(1978 - ) ，女，甘肃天水人，硕士研究生在读，主要从事计算机辅助机械设计和高效节能化工装备方面的研究.
机械最优化设计是在现代计算机广泛应用
的基础上发展起来的-门新学科 ，是根据最优化
原理和方法综合各方面的因素 ，以人机配合方式
或 自动探索” 方式在计算机上进行的半自动或
自动设计 ，以选出在现有工程条件下最佳设计方
案的-种现代设计方法.人机连接的传媒是靠-
些编程语言来实现 ，例如 C、 C 、 VC、 FOR2
TRAN等等 ，这些语言要求用户必须有深厚的
理论知识 ，对于普通用户实现起来就显得很困
难.
ANSYS软件是容结构、 热、 流体、 电磁、 声学
于-体的大型通用有限元分析软件 ，其内嵌的参
数化设计语言(APDL)用建立智能分析的手段
为用户提供了自动完成循环的功能 ，即程序的输
入可设定为根据指定的函数、 变量以及选出的分
析标准作决定.这样的功能扩展完全满足优化设
计的要求 ，而且其强大的前处理建模、 可视化界
面也是其他优化语言所无法比拟的 ，更重要的是
ANSYS APDL 编程语句简单 ，更具人性化 ，即使
是普通用户也能够掌握.
目前 ，关于利用 ANSYS进行机械优化设计
的文献鲜有报道[1 ]
，本文具体剖析了 ANSYS优
化设计拈 ，并运用 ANSYS6. 1 的参数化语言
求解机械工程设计中的优化问题 ，给出了在机械
优化设计方面的实现方法和具体实例 ，旨在为从
事机械优化设计的人员提供-种新的方法和思
路.
1 ANSYS优化设计拈剖析
ANSYS优化设计拈实际上是将优化设计
理论计算机化 ，实现这-功能的语言即为 FOR2
TRAN 语言 ，再辅以面向对象的可视化界面 ，使
其用起来非常简单 ，易操作. ANSYS程序提供了
3 种主要的优化方法:零阶方法、 -阶方法、 等步
长搜索法[2 ]
，每-种方法都是-系列分析 评
估 修正的循环过程.即对初始设计变量进行
分析 ，对分析结果就设计要求进行评估 ，然后修
正设计.这-循环过程重复进行直至所有的设计
要求都满足为止. 这些方法适合不同的工程要
求 ，可以很有效地处理绝大多数优化问题.
除了这些方法 ，ANSYS 程序还提供了-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.
2 ANSYS机械优化设计步骤
ANSYS机械优化设计有 2 种方法实现:批
处理方法和图形交互式法.这 2 种方法的选择取
决于用户对 ANSYS 程序的熟练程度 ，通常 ，高
级用户和工程上用的都为批处理形式.本文以批