基于ANSYS的擦窗机伸缩臂有限元参数化建模研究

陈菲菲，田春伟，韩明霞，李 强，张家庆

（长安大学工程机械学院，陕西 西安 710061）

基于ANSYS的擦窗机伸缩臂有限元参数化建模研究

陈菲菲，田春伟，韩明霞，李 强，张家庆

（长安大学工程机械学院，陕西 西安 710061）

区别于传统建模，基于ANSYS建立擦窗机伸缩臂参数化建模，通过设定不同参数生成模型，利用给参数赋予不同的数据可快速建立不同的模型，大大缩短了设计时间，提高了工作效率。

ANSYS；APDL；参数化；建模

传统擦窗机伸缩臂在基于有限元建模分析中，多采用的是单向建模，即根据一组数据生成模型后，便无法进行大规模修改。对于稍作变动的数据，必须重新进行建模分析，工作量大且繁琐，非常不利于设计人员操作。针对这一问题，本文主要研究基于ANSYS有限元分析软件的内部命令及APDL语言对擦窗机伸缩臂进行参数化建模，通过设定不同参数生成模型，利用给参数赋予不同的数据可快速建立不同的模型，大大缩短了设计时间，提高了工作效率。

1 参数化有限元分析方法基本思路

APDL(ANSYSParameter Design Language)是一种通过参数化变量方式建立分析模型的脚本语言，它用智能化分析手段，为设计者和学习者提供了自动完成有限元分析的功能[1]。APDL作为ANSYS的二次开发工具，提供了简单的用户交互界面，可以实现参数的交互式输入，十分方便快捷。

根据模型结构特征，通过参数进行描述，书写ANSYS命令流，从而实现可变的参数化建模。具体思路如下：

（1）根据模型结构特征进行简化处理，抽象出不同的模型参数。

（2）利用这些模型参数，编制ANSYS命令流程序，可以包括建模过程，网格划分，后处理分析等。

（3）通过更改不同的参数数据，生成不同的模型及分析结果。对于基本结构相同，但结构尺寸不同的系列产品设计，参数化设计方法显得尤为重要。

关键步骤是书写ANSYS命令流程序，因此熟悉APDL语言的常用命令及ANSYS内部命令是十分有必要的。

2 擦窗机伸缩臂参数化建模分析算例

本文研究的擦窗机伸缩臂的结构型式为矩形截面。ANSYS中建模方法有两种，自下向上与自上向下建立有限元模型。自下向上的建模方法，即先定义最低级的图元关键点，再依次生成线、面、体。自上向下的建模方法，即先生成较高图元，通过汇集线、面、体自动生成相应的所有从属较低级图元，建模过程往往要结合布尔运算操作。本文采用的是自下向上的建模方法。

2.1 结构尺寸参数

根据擦窗机伸缩臂的结构特点，设定了不同参数，即臂高 a，臂宽 b，壁厚 c，臂长 l，搭接长度 l0，外露长度d等。

2.2 定制用户化图形交互界面

通过MULTIPRO命令可构造多行提示对话框，最多可包含10个参数输入提醒。如：

3 命令流的书写

本文将利用APDL命令编写参数化的用户模块程序，将其编写成一个个宏文件，通过调用宏程序实现建模的参数化[2]。

ANSYS分析中，除了建模可以实现参数化外，后续分析中通过利用数字参与分析计算的各种分析过程也可实现参数化[3]。分析的参数化有如下几个方面：材料属性定义、载荷加载、网格划分、分析类型、动载荷的大小、频率及振动模态的阶数的提取等。

4 结束语

利用参数化建模，可以很好地提高创建相似模型的速度；利用参数化分析方法，可以方便地扩展对同一模型的不同参数下的分析[4]。有了基本的模型后，新一轮的实体建模及后续分析可以实现快速化，减少了大量重复工作。通过图形交互界面，更加友好的输入数据，使ANSYS初学者也可以熟练快速的进行操作，简单易用，有效缩短产品的设计周期。

[1]龚曙光，谢桂兰，黄云清.ANSYS参数化编程与命令手册[M].北京：机械工业出版社，2010．

[2]王 磊，李 珊，周陶勇.基于ANSYS的几种建模方法探讨[J].计算机应用，2006(3)：51-52.

[3]夏瑞武.APDL参数化有限元分析技术及其应用[J].机电产品开发与应用，2008(3)：103-104.

[4]于建伟，刘晓平.ANSYS中的参数化建模方法研究[J].设计与研究，2008(3)：21-22.

W indow Cleaning Machine Telescopic Boom Finite Element Parametric Modeling Research based on ANSYS

CHEN Fei-fei，TIANChun-wei，HANMing-xia，LIQiang，ZHANG Jia-qing
（Changan University Institute ofMechanical Engineering，Xi'an 710061，China）

Different from the traditionalmodeling,Window cleaningmachine telescopic boom finite elementparametric modeling research based on ANSYS,by setting different parameter generation model,using the parameters given to differentdata can be quickly setup differentmodel,greatly shorten design time,and also improvework efficiency.

ANSYS；APDL；parametric；modeling

TV976.42；TP391.7

B

1672-545X（2014）04-0075-02

2014-01-02

陈菲菲（1990—），女，陕西汉中人，在读硕士研究生，研究方向：建筑机械。