干货｜ANSYS Workbench自动批量导出数据方法_Mechanical_Mechanical APDL_Workbench_光学_MATLAB

干货｜ANSYS Workbench自动批量导出数据方法

纵横CAE

2月前浏览1729

1 问题描述

随着詹姆斯-韦布太空望远镜(JWST)发射升空，新的天文观测时代已经到来。它使人类得以窥见迄今为止最遥远、最清晰的宇宙天体红外图像。这些美轮美奂的图像得益于它的6.6米超大口径主反射镜。

由光学定律可知，主反射镜的口径越大，望远镜的分辨率就越高，视野越广阔，图像越清晰。为了提高望远镜的分辨率和成像质量，对更大口径的主反射镜的需求是永无止境的。

式中，θ ——反射镜的极限分辨角；

D——反射镜的有效口径；

λ——波长。

然而，反射镜的口径越大，制造难度越大，其重量、体积等急剧增加，超出现有火箭的运载能力！因此需要对反射镜进行轻量化设计，甚至地面折叠在轨展开等。

在实现超轻量化结构设计的同时，反射镜需能够在自重、温差、平面度不耦合等复杂力热环境下满足光学使用要求。红外光学系统对主反射镜面形一般要求RMS≤ λ/30（λ=632.8nm，可见光学系统要求更高）。

显然，反射镜轻量化结构设计是一个以光学指标为约束，以自重、温差、平面偏差等为负载，以超轻量化率为目标的多工况、多载荷步优化设计问题。因此反射镜轻量化设计时，需要借助ANSYS等有限元分析软件进行迭代计算。

然而，ANSYS求解后，我们需要反复将分析结果以数据形式导出，以便将数据导入专业的数据分析软件（如MATLAB、Mathematica、SPSS、Excel等）中进行后处理操作。

如下图所示，通过利用MATLAB强大的数值计算功能，分离反射镜面在自重、温差和平面度不耦合等多重因素影响下的刚体位移，拟合畸变的反射镜面，从而预估反射镜面的光学性能，如慧差、像散、RMS，PV等。

对于单一工况的少量数据，我们可以通过手动操作导出数据。但是对于多工况、多载荷步的大量数据，采用手动操作的方式，显然是费时费力、很不现实的。

本文以实例操作的形式，演示ANSYS Workbench自动批量导出结果数据方法，不仅可以自动批量的将分析结果导出，而且可以将每个工况、每个载荷步的分析数据分别保存在同一个文件中。

2 读取结果数据

该方法基于ANSYS强大的命令流(ANSYS Workbench常用命令流)实现，因此我们先将ANSYS Workbench的分析结果导入到ANSYS经典界面中。具体操作步骤如下：

Step 1：在ANSYS Workbench的Mechanical界面下，前处理后、Solve求解前，单击Analysis Settings，在下方面板的Analysis Data Management中设置Save MAPDL_db为Yes，如下图所示。（特别重要操作，否则ANSYS经典界面无法打开结果文件）

Step 2：点击Solve求解后，关闭Mechanical界面，返回到ANSYS Workbench主界面，右击项目流程图中的Solution，单击Transfer Data To New，选择Mechanical APDL，将ANSYS Workbench的分析结果数据传递到ANSYS经典界面中，如下图所示。

Step 3：右击项目流程图中的Solution，选择Update，进行结果更新，如下图所示。

Step 4：右击Mechanical APDL下的Analysis，选择Edit in Mechanical APDL，进入ANSYS经典界面，如下图所示。

Step 5：此时，ANSYS经典界面一片漆黑，没有模型显示，说明模型还未成功导入，点击左上角RESUME_DB，如下图所示。

Step 6：展开模型树中的General Postproc，展开Read Results，双击Last Set，读取ANSYS Workbench的分析结果，如下图所示。

3 批量导出数据

通过上述操作后，我们已将ANSYS Workbench的分析结果成功导入到ANSYS经典界面中，接下来就可以通过命令流实现分析结果的批量导出。具体操作步骤如下：

Step 1：将指定点、线、面等几何体的节点编号保存为文本文件（如nodenum.txt），然后将该文件保存在工作目录\files\dp0\APDL\ANSYS下。（重要操作，否则命令流无法读取节点编号）

Step 2：用记事本编写并保存如下代码：

/post1
m=“指定点、线、面的节点总数”
!定义一个数组用于存放数据*dim,nudenum_1, array, m, 1 ！将保存的文本文件存放到数组   *vread,nodenum_1,nodenum,txt （f15.0）                                      ！定义一个保存数据矩阵，shell，m行4列*dim,shell, array, m, 4 *do, i, 1, “工况总数”, 1 set, i *cfopen, surface_%i%, txt *do, j, 1, m, 1      ! 获取x坐标*get, shell (j,1), node, j, loc,x

! 获取y坐标*get, shell (j,2), node, j, loc,y

! 获取z坐标*get, shell (j,3), node, j, loc,z
 ! 获取欲导出数据*get, shell (j,4), node, j, temp
 ! 命名数据导出后的文件名称txt_1=shell (j,1) txt_2=shell (j,2) txt_3=shell (j,3) txt_4=shell (j,4) *vwrite, txt_1,txt_2, txt_3,txt_4(3e15.6, 3e15.6, 3e15.6, 3e15.6) *enddo *enddo *cfclos finish

Step 3：将上述代码另存为.inp格式文件，并保存在工作目录\files\dp0\SYS\MECH下。

Step 4：进入ANSYS经典界面，点击File——>Read Input from——>选择保存的.inp文件。

Step 5：计算完成后，在工作目录\files\dp0\APDL\ANSYS下找到生成的数据文件surface_i.txt，此时分析结果数据已批量导出，而且每个工况数据单独保存在一个文件中。

最后，我们就可以利用MATLAB强大的数值计算功能对各工况数据进行分析处理了。

来源：纵横CAE

干货 | ANSYS Workbench大质量法操作流程

在ANSYS中，求解谐响应、随机响应、瞬态响应时，无法施加加速度或位移激励，需通过大质量法将加速度激励转为力激励加载，从而实现等效转换分析。大质量法在动力学分析中广泛应用，通过建立大质量点，并在质量点和约束点之间建立刚性连接，然后在大质量点上施加载荷使约束点的动力响应与试验输入条件一致。ANSYS Workbench进行动力学分析前，先建立一个大质量节点，然后将大质量节点与结构安装接口节点相连接，分析时将约束和载荷施加在大质量节点上。具体方法如下所述。Step 1：点击导航树中的Geometry，工具栏选择点质量Point Mass（理想的质量点，用于增加结构的惯性质量或施加惯性载荷等）。 Step 2：下方列表中设置Applied By为Remote Attachment，图形区选择与点质量相固连的点/线/面，点击明细窗口Geometry中的Apply。Step 3：选择点质量的坐标系Coordinate System、输入点质量质心或中心坐标、输入质量Mass和转动惯量、变形行为Behavior（一般为Deformable）、球半径Pinball Region（默认设置Default Setting为All，此时点质量平均分配到连接几何体的所有节点上）。 Step 4：右击Point Mass，选择Promote to Remote Point，模型树中出现Remote Points，展开后下方出现PointMass-Remote Point。Step 5：添加远端约束Remote Displacement。模态法瞬态分析需要约束全部自由度为0，而直接法瞬态分析需要保持激励方向自由为Free、其余方向全部约束为0。Step 6：添加远端力Remote Force时，下方列表Scoping Method选择Remote Point，然后Remote Point选择Point Mass-Remote Point。特别注意：运用大质量法必须使产品质量相对于上一级振动结构非常小，从而在两者之间不产生动力耦合作用。为了保证计算的精度，大质量点取结构质量的1e3~1e8倍，推荐取1e6倍。来源：纵横CAE