基于ansys二次开发的电梯参数化有限元分析系统

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1、基于ANSYS二次开发的电梯参数化有限元分析系统　　摘要：电梯是人们工作和生活中常用的运输工具，其高效、安全和可靠性也越来越受到人们的重视。在电梯整个安全体系中，结构性安全是最基本、最核心的。为提高电梯生产效率和质量，许多生产厂家，已经将电梯结构的有限元分析引入到设计之中。本文从ANSYS二次开发入手，探讨开发电梯参数化有限元分析系统的途径和方法，以供参考。　　关键词：ANSYS；二次开发；电梯；参数化；有限元　　随着计算机技术的飞速发展和有限元理论的日趋成熟，计算机辅助技术（CAE）也获得了重大进展，一大批优秀的CAE软件应运而生。其中，ANSYS以其强大的

2、前后处理功能和友好的操作界面，在各领域得到了广泛的应用。作为一款通用型有限元分析软件，ANSYS能进行温度场、应力场、电磁场和流场的分析。也正因为其通用性，使其对不同行业的针对性不强，这给专业分析人员造成一定的障碍。因此，结合行业特点，利用ANSYS二次开发工具，开发适用于用户的参数化模块，充分体现专业化、客户化、便捷化已经成为一种趋势。有限元法在电梯设计中的应用，使电梯结构分析又上升到了新的台阶。利用ANSYS二次开发的电梯参数化有限元分析系统，只要输入电梯的设计参数和分析参数，经过系统进行前后处理之后，就可以得到想要的结果，极大的提高了设计效率和质量。　　

3、一、有限元法及ANSYS二次开发5　　有限元法就是将结构离散化，用有限个容易分析的单元来表示复杂的对象，单元之间通过有限个节点相互连接，然后根据变形条件综合求解。由于单元的数目和节点的数目都是有限的，所以称为有限元法。[1]这种方法灵活性大，只要改变单元数目，就可以使解的精确度与真实情况无限接近。基于有限元方法的CAE系统，其核心思想是结构的离散化。应用CAE软件对工程或产品进行性能分析和模拟时，一般要经历三个过程：前处理，即对工程或产品进行建模，建立合理的有限元分析模型；有限元分析，即对有限元模型进行有限元单元特性分析、单元组装、系统求解和结果生成；后处理，

4、即根据工程或产品模型与设计要求，对有限元分析结果进行加工、检查，并以图形方式提供给用户，辅助用户判定计算结果与设计方案的合理性。有限元分析通常借助计算机软件完成，如MSCNastran，ANSYS，2D-sigma等。　　ANSYS是大型通用有限元分析软件，能与多数计算机辅助设计软件接口，实现数据共享和交换。ANSYS有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。因此广泛应用于以机械制造、土木工程等工业领域。ANSYS前处理模块，提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模

5、块，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；后处理模块，可将计算结果以多种图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。软件提供了100种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。　　ANSYS为用户提供了良好的二次开发环境，使用户可以将ANSYS的功能进一步拓展。ANSYS提供了三种二次开发工具：参数化设计语言5（APDL），用户界面设计语言（UIDL），用户可编程特性（UPFs）。其中，前两种为标准使用特性，后者为非标准使用特性。与其他有限元软件相比，ANSYS提供了简洁明了的命令流，结合ANSYS二次开发工具与AN

6、SYS命令，可以很方便的开发一些适合用户自身的工具。APDL是用来自动完成某些功能或建模的一种脚本语言，提供一般程序语言的功能。它包含三个方面的内容：工具条、参量和宏命令。灵活运用这三种工具，可以实现快速操作，数据快速传递、更新等功能。UIDL可以客户化ANSYS图形交互界面的许多部件，包括：菜单项、对话框、在线帮助以及在ANSYS环境中集成自己开发的程序。UPFs是非标准应用，通过预留接口，用户可将自己编写的代码连接到ANSYS，甚至将ANSYS作为子程序来调用，从而使得ANSYS具有特殊功能。　　二、电梯参数化有限元分析系统的实现　　（一）参数化模块开发　

7、　电梯由曳引、导向、轿厢、门、重量平衡、电力拖动、电气控制、安全保护等系统组成，其结构特点是系列化较强。[2]由于各种电梯使用功能不同、负载重量不同、轿厢体积不同，因而电梯各部件和零件的规格和尺寸会不同，在结构特性上也存在差异。而结构尺寸的差异是因为相同数目及类型的已知条件，在不同规格的产品设计中取不同值造成的。对于这类产品进行设计时，采用参数化建模方法，只需改变相应参数化尺寸的值，就可以自动迅速生成产品模型，省去大量重复过程，提高设计和生产效率。　　（二）参数化设计语言5　　有限元分析的标准过程包括：定义模型及其载荷、求解和解释结果。如果要修改设计，就要改变

8、模型几何结构或载荷并重复上述步骤。当模