ANSYS的可靠性分析实例PDS例题1.docx
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ANSYS的可靠性分析实例PDS例题1
ANSYS的可靠性分析实例-PDS例题1
如图所示,两边固定方板承受集中力载荷模型。
其尺寸和材料属性均是不确定的输入参数。
随机条件如下:
方板边长100mm,板厚1mm,板材加工精度误差等于,服从均匀分布;,0.21mm
材料弹性模量2.1e5Mpa,服从高斯分布。
标准方差是均值的0.05倍;,密度均值8000kg/mm^3,集中载荷只能是正值,服从LOG1分布,标准方差为均值的10%;
图1
在上述条件下,板的最大变形和固定边界的最大等效应力的输出为随机行为,具体研究内容如下:
检查统计结果,确定PDS是否执行了足够多的仿真循环计算数目;,确定最大变形低于指定值的概率;
计算随机响应结果相对于随机输入参数的灵敏度值;
生成输出参数相对于最重要输入参数的离散图;
GUI操作方式:
第一步:
设置工作目录:
UtilityMenu>File>ChangeDirectory第二步:
创建PDS分析文件,即仿真循环文件PDS-PLATE-LOOP.mac1.分析文件是为了在概率分析过程中使用而创建的。
利用文本编辑器或根据LOG文件
整理,在ANSYS当前工作目录中创建PDS-PLATE-LOOP.mac,其内容如下:
L=100!
定义设计变量
TH=1
YOUNG=21.E5
DENSITY=8E-6
FORCE=100
/PREP7!
定义材料
MP,EX,1,YOUNG
MP,NUXY,1,0.3
MP,DENS,1,DENSITY
ET,1,SHELL63!
定义单元类型和实常数
R,1,TH,TH,TH,TH
RECTNG,,L,,L,!
画板
LSEL,ALL!
划分网格
LESIZE,ALL,,,16
AMESH,ALL
FINISH
/SOLU
NSEL,S,LOC,X,0,0!
选择X=0处节点约束
D,ALL,ALL,0
NSEL,S,LOC,X,L,L!
选择X=L处节点约束
D,ALL,ALL,0
NSEL,S,LOC,X,0.5*L,0.5*L!
选择X=0.5L,Y=0.5L处节点加载
NSEL,R,LOC,Y,0.5*L,0.5*L
F,ALL,FZ,FORCE
ALLSEL!
选择所有节点
SOLVE!
求解
FINISH
/POST1
NSEL,ALL!
选择所有节点
NSORT,U,Z,1,1!
将节点位移排序
*GET,UMAX,SORT,0,MAX!
将节点最大位移存在UMAX中
NSEL,S,LOC,X,0!
选择X=0处节点约束
NSEL,A,LOC,X,L,L!
再选择X=L处节点约束
NSORT,S,EQV,1,1!
按照应力绝对值的升序排序
*GET,SMAX,SORT,0,MAX!
将节点最大应力存到SMAX中
2.清除内存。
选择菜单UtilityMenu>File>Clear&StartNew
第三步:
运行PDS-PLATE-LOOP.mac宏文件,执行初始化的分析过程3.执行初始化的分析过程。
选择菜单UtilityMenu>File>ReadInputfrom,弹出对话框,
查找到上一步创建的PDS-PLATE-LOOP.mac宏文件。
第四步:
进入概率设计求解器执行PDS求解。
4.进入PDS处理器。
选择菜单MainMenu>ProbDesign5.指定分析文件。
选择菜单MainMenu>ProbDesign>AnalysisFile>Assign,弹出Assign
DeterministicModelFile对话框,单击Browse按钮,在计算机系统中查找并选中准备
好的分析文件PDS-PLATE-LOOP.mac。
6.定义概率设计中的5个随机输入参数。
选择菜单MainMenu>ProbDesign>Random
Input,弹出RandomInputVariables对话框,分别定义5个随机输入变量:
单击ADD按钮弹出DefineRandomVariable对话框,在SelectaParameter列表中选
择L,在DistributionType列表中选择UniformUNIF(均匀分布),单击OK按钮,接
着弹出QuantifyUniform/RectangularDistribution对话框,LowerBoundary输入L-0.1,
UpperBoundary输入L+0.1,然后单击OK返回DefineRandomVariable对话框。
单击ADD按钮弹出DefineRandomVariable对话框,在SelectaParameter列表中选
择TH,在DistributionType列表中选择UniformUNIF(均匀分布),单击OK按钮,
接着弹出QuantifyUniform/RectangularDistribution对话框,LowerBoundary输入
TH-0.1,UpperBoundary输入TH+0.1,然后单击OK返回DefineRandomVariable对话
框。
单击ADD按钮弹出DefineRandomVariable对话框,在SelectaParameter列表中选
择YOUNG,在DistributionType列表中选择GAUSSGAUS(高斯分布),单击OK按
钮,接着弹出QuantifyGaussianDistribution对话框,Meanvalue输入YOUNG,
Standarddeviation输入0.05*YOUNG,然后单击OK返回DefineRandomVariable对话
框。
单击ADD按钮弹出DefineRandomVariable对话框,在SelectaParameter列表中选
择DENSITY,在DistributionType列表中选择UniformUNIF(均匀分布),单击OK
按钮,接着弹出QuantifyUniform/RectangularDistribution对话框,LowerBoundary
输入0.5*DENSITY,UpperBoundary输入1.5*DENSITY,然后单击OK返回Define
RandomVariable对话框。
单击ADD按钮弹出DefineRandomVariable对话框,在SelectaParameter列表中选
择FORCE,在DistributionType列表中选择LognormalLOG1,单击OK按钮,接着
弹出QuantifyLognormalDistribution对话框,Meanvalue输入FORCE,Standard
deviation输入0.1*FORCE,然后单击OK返回DefineRandomVariable对话框。
单击Close,关闭RandomInputVariables对话框。
7.定义随机输出参数。
选择菜单MainMenu>ProbDesign>RandomOutput,弹出Random
OutputVariables对话框,分别定义2个输出变量:
单击Add弹出DefineaRandomOutputVariable对话框,在SelectParameter列表
中选中UMAX,然后单击OK返回RandomOutputParameter对话框。
单击Add弹出DefineaRandomOutputVariable对话框,在SelectParameter列表
中选中SMAX,然后单击OK返回RandomOutputParameter对话框。
单击Close,关闭RandomOutputVariable对话框。
8.选择直接montecarlo模拟方法进行概率设计,使用40个抽样点,初始化种子值为
123457。
选择菜单MainMenu>ProbDesign>ProbMethod>MonteCarloSims,弹出Monte
CarloSimulations对话框,选择LatinHyprcube,单击OK弹出OptionsforDirect
MonteCarloSampling对话框,设置如图2所示。
点击OK求解。
图2图3
(对于第8步,也可采用响应面法。
具体操作如下:
选择菜单MainMenu>ProbDesign>ProbMethod>ResponseSurface,弹出Parameters
forResponseSurfaceAnalysis对话框,选择CentrlComposite,单击OK弹出
DOE-LevelsforaCentralCompositeDesign对话框,点击OK求解。
)
9.执行单机概率设计循环仿真计算。
选择菜单MainMenu>ProbDesign>Run>Exec
Serial>RunSerial,弹出RunProbabilisticAnalysis对话框,设置如图3所示。
确定执
行可靠性分析计算。
第五步:
查看概率分析结果
10.查看UMAX样本历史。
选择菜单MainMenu>ProbDesign>Prob
Results>Statistics>SamplHistory,弹出PlottheSamplingHistory对话框,设置如图4
所示。
点击OK绘制如图5所示样本趋势图。
图4图511.查看SMAX均值历史,选择菜单MainMenu>ProbDesign>ProbResults>Statistics>SamplHistory,弹出PlottheSamplingHistory对话框,设置如图6所示。
点击OK绘制如图
7所示样本趋势图,从图中可以看出趋向未平稳,说明抽样次数还不够。
图6图7
12.查看UMAX柱状图,选择菜单MainMenu>ProbDesign>Prob
Results>Statistics>Histogram,弹出Plothistogramofprobabilisticvariable对话框,设置
如图8所示。
单击OK,绘制如图9所示UMAX柱状图。
图8图9
13.查看UMAX累积分布函数,选择菜单MainMenu>ProbDesign>Prob
Results>Statistics>CumulativeDF,弹出PlotCFDofaprobabilisticvariable对话框,设
置如图10所示。
单击OK,得到如图11所示UMAX的累积分布函数图。
图10图11
14.计算变形小于0.0548的概率,选择菜单MainMenu>ProbDesign>Prob
Results>Statistics>Probabilisties弹出PlotprobabiliticsfromprobabilisticResults对话框,
设置如图12所示。
如图13所示,显示概率等于98.25%。
图12图13
15.绘制随机结果SMAX的灵敏度图。
选择菜单MainMenu>ProbDesign>Prob
Results>Trends>Sensitivities,弹出SensitivityofaParameter对话框,设置如图14所示。
所到SMAX的灵敏度分析结果如图15所示。
图14图15
16.绘制UMAX对TH的散点图。
选择菜单MainMenu>ProbDesign>Prob
Results>Trends>ScatterPlot,弹出ScatterPlotofRandomParameter对话框,设置如图
16所示。
绘制出如图17所示TH-UMAX散点图。
图16图17
17.自动生成PDS报告
首先,设置报告内容选项,选择菜单MainMenu>ProbDesign>ProbResults>Report>ReportOptions,弹出OptionsfortheHTMLReport对话框,全部采用缺省设置,单击OK完成设
置。
接着,生成自动报告,选择菜单MainMenu>ProbDesign>ProbResults>Report>GenerateReport,弹出WriteaHTMLReportaboutProbabilisticAnalysis对话框,在FILE里输入
SIMPLEPLATEANALYSIS。
单击OK,自动生成PDS计算报告,报告存放在工作目录中。
打开文件,如图18所示。
图18
命令流方式:
/CWD,'E:
\PDS'
*CREATE,PDS-PLATE-LOOP,MAC!
开始定义宏文件L=100!
定义设计变量
TH=1
YOUNG=21.E5
DENSITY=8E-6
FORCE=100
/PREP7!
定义材料
MP,EX,1,YOUNG
MP,NUXY,1,0.3
MP,DENS,1,DENSITYET,1,SHELL63!
定义单元类型和实常数R,1,TH,TH,TH,TH
RECTNG,,L,,L,!
画板
LSEL,ALL!
划分网格
LESIZE,ALL,,,16
AMESH,ALL
FINISH
/SOLUNSEL,S,LOC,X,0,0!
选择X=0处节点约束D,ALL,ALL,0
NSEL,S,LOC,X,L,L!
选择X=L处节点约束D,ALL,ALL,0
NSEL,S,LOC,X,0.5*L,0.5*L!
选择X=0.5L,Y=0.5L处节点加载
NSEL,R,LOC,Y,0.5*L,0.5*LF,ALL,FZ,FORCE
ALLSEL!
选择所有节点
SOLVE!
求解
FINISH
/POST1
NSEL,ALL!
选择所有节点
NSORT,U,Z,1,1!
将节点位移排序
*GET,UMAX,SORT,0,MAX!
将节点最大位移存在UMAX中NSEL,S,LOC,X,0!
选择X=0处节点约束NSEL,A,LOC,X,L,L!
再选择X=L处节点约束NSORT,S,EQV,1,1!
按照应力绝对值的升序排序*GET,SMAX,SORT,0,MAX!
将节点最大应力存到SMAX中*END!
结束定义宏文件
FINISH
/CLEAR
PDS-PLATE-LOOP,MAC!
初始化分析过程
/PDS
PDANL,PDS-PLATE-LOOP,MAC!
进入PDS处理器,指定分析文件
PDVAR,L,UNIF,L-0.1,L+0.1!
L,均匀分布,L-0.1,L+0.1
PDVAR,TH,UNIF,TH-0.1,TH+0.1!
TH,均匀分布,TH-0.1,TH+0.1PDVAR,YOUNG,GAUS,YOUNG,0.05*YOUNG!
高斯分布,均值YOUNG,标准差0.05*YOUNGPDVAR,DENSITY,UNIF,0.5*DENSITY,1.5*DENSITY!
L,均匀分布
PDVAR,FORCE,LOG1,FORCE,0.1*FORCE!
LOG1分布,均值FORCE,标准差0.1*FORCEPDVAR,UMAX,RESP!
输出变量
PDVAR,SMAX,RESP
PDMETH,MCS,LHS!
选择拉丁超立方montecarlo抽样法
PDLHS,40,1,RAND,,'ALL',,,,INIT!
执行40次抽样,初始化种值123457PDEXE,LHSPLATE,SER,0,,0!
执行概率设计仿真循环,并定义文件名为LHSPLATE
PDSHIS,LHSPLATE,UMAX,SAMP,0.95!
查看历史曲线
PDSHIS,LHSPLATE,SMAX,MEAN,0.95PDHIST,LHSPLATE,UMAX,,REL!
查看概率参数柱状分布图
PDCDF,LHSPLATE,UMAX,EMP,0.95,100!
查看累积分布图
PDPROB,LHSPLATE,UMAX,LT,0.0548,'',0.95,!
列表显示UMAX低于0.0548的概率PDSENS,LHSPLATE,SMAX,BOTH,RANK,0.025!
绘制概率参数的灵敏度图PDSCAT,LHSPLATE,TH,UMAX,POLY,1,,!
绘制概率参数的离散图
PDROPT,0,0,0,0,0,0,0,0,0.95!
自动生成报告
PDWRITE,SIMPLEPLATEANALYSIS/REPLOT,RESIZE
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- ANSYS 可靠性分析 实例 PDS 例题