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第一篇二次开发基础出篇1

第1章ANSYS软件及其二次开发工具1

1.1ANSYS简介1

1.1.1ANSYS的发展历程1

1.1.2ANSYS12.0的组成2

1.1.3其他有限元软件4

1.2ANSYS二次开发工具8

1.2.1APDL参数化设计语言9

1.2.2UPFs用户可编程特性9

1.2.3UIDL界面设计语言10

1.2.4Tcl/Tk语言14

第2章APDL基本知识17

2.1APDL语言基础17

2.1.1APDL参数及数组17

2.1.2APDL程序控制26

2.1.3APDL语言编辑器27

2.2APDL宏29

2.2.1创建APDL宏29

2.2.2APDL宏的运行31

2.2.3参数传递32

2.2.4APDL宏简单实例33

第3章UPFs基本知识35

3.1UPFs基础35

3.1.1UPFs的功能35

3.1.2使用UPFs的建议36

3.1.3inc文件36

3.1.4关于程序的调试37

3.1.5UPFs的构成42

3.2UPFs基本子程序42

3.2.1本构模型开发用户子程序42

3.2.2单元开发用户子程序54

3.2.3单元开发支持子程序55

3.2.4修改和监视已存在单元的用户子程序71

3.2.5载荷用户子程序77

3.2.6支持子程序86

3.2.7计算干预用户子程序89

3.2.8自定义命令用户子程序90

3.2.9内存管理子程序90

3.2.10参数处理子程序91

3.2.11其他有用的子程序和命令93

3.3访问ANSYS数据库的子程序94

3.3.1选择或获得节点及单元的子程序95

3.3.2节点信息相关子程序95

3.3.3单元特征相关子程序95

3.3.4耦合及约束相关子程序97

3.3.5节点载荷子程序97

3.3.6单元载荷子程序99

3.3.7结果信息子程序102

3.4方便用户开发的子程序107

3.4.1通用子程序107

3.4.2向量操作子程序113

3.4.3矩阵操作子程序119

3.5UPFs的编译连接与激活126

3.5.1FORTRAN编译器及系统设置126

3.5.2编译连接过程130

3.5.3使用FORTRAN之外的语言132

编译连接132

3.5.4激活UPFs的方法135

3.6UPFs应用实例138

3.6.1利用UPFs计算单元长度138

3.6.2编译连接139

3.6.3结果验证140

第二篇APDL二次开发篇142

第4章参数化建模及分析142

4.1APDL参数化建模及分析基础142

4.1.1APDL参数化建模基础143

4.1.2APDL通用分析程序143

4.2建立参数化弹簧模型143

4.2.1问题描述143

4.2.2模型建立144

4.3建立渐开线圆柱齿轮模型146

4.3.1问题描述146

4.3.2模型建立147

4.4采矿过程专用应力分析程序151

4.4.1问题描述152

4.4.2参数化模型154

4.4.3开挖求解及后处理157

4.4.4分析实例158

第5章优化设计160

5.1APDL优化设计基础160

5.1.1ANSYS优化分析的概念160

5.1.2优化算法161

5.1.3APDL优化设计的步骤163

5.2梁截面尺寸优化设计164

5.2.1问题描述164

5.2.2APDL优化过程165

5.2.3优化结果分析166

第6章APDL本构模型开发169

6.1Duncan-Chang本构模型算法169

6.1.1Duncan-Chang模型介绍169

6.1.2Duncan-Chang模型算法170

6.2APDL实现过程172

6.2.1生成并调用宏文件172

6.2.2APDL实现过程173

第7章数据处理176

7.1自定义输出文件格式176

7.1.1ANSYS输出文件格式的设置176

7.1.2用户自定义输出格式180

7.2建立ABAQUS输入文件181

7.2.1ABAQUSinp文件一般格式181

7.2.2利用ANSYS输出inp文件183

7.3向量和矩阵操作187

7.3.1向量操作基础187

7.3.2应用实例187

7.4用户自定义动画193

7.4.1ANSYS动画显示基础193

7.4.2自定义动画的方法194

7.4.3应用实例194

7.5刚度矩阵可视化199

7.5.1刚度矩阵的图形化输出方法199

7.5.2Harwell-Boeing文件格式200

7.5.3矩阵稀疏率201

7.5.4测试模型201

7.5.5相关宏文件说明202

第三篇UPFs二次开发篇206

第8章简单材料模型的二次开发206

8.1简单弹性材料模型206

8.1.1usermat子程序介绍206

8.1.2应力更新210

8.1.3一致切线算子矩阵211

8.1.4单轴拉伸试验模拟214

8.2超弹性材料模型216

8.2.1UserHyper用户子程序216

8.2.2模型算法217

8.2.3数值实施217

8.2.4橡胶材料受力分析219

8.3考虑损伤的材料模型223

8.3.1弹性损伤本构方程223

8.3.2数值实施224

8.3.3应用实例228

8.4蠕变材料模型230

8.4.1隐式蠕变与显式蠕变230

8.4.2usercreep用户子程序231

8.4.3模型算法232

8.4.4数值实施233

8.4.5零件锻造过程模拟236

8.5用户自定义破坏准则241

8.5.1userfc用户子程序241

8.5.2模型算法241

8.5.3数值实施242

8.5.4层合板受力破坏模拟244

8.6桩土相互作用弹簧本构的开发247

8.6.1问题描述247

8.6.2模型算法249

8.6.3数值实施250

8.6.4应用实例255

第9章复杂弹塑性材料模型的二次开发259

9.1塑性理论基础259

9.1.1屈服准则260

9.1.2强化准则265

9.1.3流动法则266

9.1.4写成矩阵形式268

9.1.5用应力不变量表示的屈服函数268

9.2Drucker-Prager本构模型的开发271

9.2.1一致切线算子矩阵271

9.2.2应力更新过程273

9.2.3usermat代码276

9.2.4边坡稳定性分析281

第10章单元二次开发285

10.1有限单元法基本理论285

10.1.1几何方程与形函数286

10.1.2虚功原理与有限元方程287

10.1.3等参元288

10.1.4数值积分292

10.1.5ANSYS单元相关知识294

10.2开发单元的两种方法297

10.2.1用户定义单元API297

10.2.2直接访问单元相关数据库和文件299

10.2.3两种方法的区别299

10.3用户定义单元API301

10.3.1UserElem用户子程序301

10.3.2ElemGetMat子程序305

10.3.3单元验证308

10.4直接访问单元相关数据库和文件322

10.4.1uec用户子程序323

10.4.2uel用户子程序324

10.4.3uex用户子程序325

10.4.4uep用户子程序325

10.4.5usertr和userac用户子程序326

10.5三维杆单元的开发328

10.5.1LINK8单元描述329

10.5.2uec用户子程序330

10.5.3uel用户子程序332

10.5.4单元验证343

第11章其他二次开发功能345

11.1用户自定义命令345

11.1.1基本步骤345

11.1.2应用实例346

11.2用户自定义输出354

11.2.1基本介绍355

11.2.2应用实例355

11.3用户自定义载荷362

11.3.1基本介绍362

11.3.2应用实例363

11.4用户自定义优化程序366

11.4.1使用自定义优化程序的方法366

11.4.2userop用户子程序366

11.5基于VisualBasic的ANSYS二次开发370

11.5.1VisualBasic与ANSYS的接口370

11.5.2应用实例371

常见错误及调试373

参考文献374