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ANSYS Workbench自动批量导出数据方法

本文摘要：（由ai生成）

本文探讨了詹姆斯-韦布太空望远镜主反射镜的轻量化设计挑战，并提出了使用ANSYS Workbench和经典界面结合命令流，实现多工况、多载荷步分析结果数据自动批量导出的方法。这种方法不仅提高了数据处理效率，也为反射镜面的光学性能预估提供了便利。对于多工况优化设计具有重要意义。

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：

/post1m=“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：一起CAE吧

有限元分析基本概念-【时域和频域】

在进行仿真分析时，我们经常听说响应谱分析、随机响应分析等是频域分析，那么什么是频域？什么是时域？时域与频域是信号处理中的两个基本概念，它们描述了信号在时间和频率上的特性。以下是这两个概念的基本解释。时域时域是指信号在时间轴上的变化表现。在时域中，自变量是时间，横轴是时间，纵轴是信号的变化。时域分析可以直观地反映信号的幅度、频率和相位的变化。例如，一个时钟波形的两个重要参数是时钟周期和上升时间。时域是真实世界中信号的表现形式，我们的经历都是在时域中发展的。频域频域则是信号在频率轴上的变化表现。在频域中，自变量是频率，横轴是频率，纵轴是该频率信号的幅度，也就是通常说的频谱图。频谱图描述了信号的频率结构及频率与该频率信号幅度的关系。频域分析更为简练，剖析问题更为深刻和方便。正弦波是频域中唯一存在的波形，这是频域中最重要的规则，即正弦波是对频域的描述，因为频域中的任何波形都可用正弦波合成。时域和频域之间的相互转换可以通过傅立叶变换来实现。傅立叶变换是一种数学工具，它可以将信号从时间域变换到频率域，或者从频率域变换回时间域。这种变换可以帮助我们从不同的角度来分析信号，每种角度提供了不同的信息。例如，在频域中分析信号的频率特性，可以更容易地识别信号中的频率分量、频率峰值和频带信息等。从不同角度，看时域和频域的关系再来一个动画看看频域分析在结构动力学、振动工程、声学等领域具有广泛的应用。在工程问题的CAE仿真分析中，模态分析、谐响应分析、响应谱分析和随机振动分析等都是在频域范围内进行的，而瞬态动力学分析、显式动力学分析、瞬态热分析、瞬态流场分析等方法是在时域范围内进行的。 (注：以上图片来源于网络，如有侵权，联系删除)THE END来源：一起CAE吧