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mm21.0�,服从均匀分布��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�UtilityMenuFileChangeDirectory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=1YOUNG=21.E5DENSITY=8E-6FORCE=100/PREP7!定义材料MP,EX,1,YOUNGMP,NUXY,1,0.3MP,DENS,1,DENSITYET,1,SHELL63!定义单元类型和实常数R,1,TH,TH,TH,THRECTNG,,L,,L,!画板LSEL,ALL!划分网格LESIZE,ALL,,,16AMESH,ALLFINISH/SOLUNSEL,S,LOC,X,0,0!选择X=0处节点约束D,ALL,ALL,0NSEL,S,LOC,X,L,L!选择X=L处节点约束D,ALL,ALL,0NSEL,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,FORCEALLSEL!选择所有节点SOLVE!求解FINISH/POST1NSEL,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UtilityMenuFileClear&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UtilityMenuFileReadInputfrom�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MainMenuProbDesign5.指定分析文件。选择菜单MainMenuProbDesignAnalysisFileAssign�弹出AssignDeterministicModelFile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MainMenuProbDesignRandomInput�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DefineRandomVariable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,Standarddeviation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MainMenuProbDesignRandomOutput�弹出RandomOutputVariables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MainMenuProbDesignProbMethodMonteCarloSims,弹出MonteCarloSimulations对话框�选择LatinHyprcube,单击OK弹出OptionsforDirectMonteCarloSampling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MainMenuProbDesignProbMethodResponseSurface,弹出ParametersforResponseSurfaceAnalysis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MainMenuProbDesignRunExecSerialRunSerial�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MainMenuProbDesignProbResultsStatisticsSamplHistory�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MainMenuProbDesignProbResultsStatisticsSamplHistory�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712.查看UMAX柱状图�选择菜单MainMenuProbDesignProbResultsStatisticsHistogram�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913.查看UMAX累积分布函数�选择菜单MainMenuProbDesignProbResultsStatisticsCumulativeDF�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1114.计算变形小于0.0548的概率�选择菜单MainMenuProbDesignProbResultsStatisticsProbabilisties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1315.绘制随机结果SMAX的灵敏度图。选择菜单MainMenuProbDesignProbResultsTrendsSensitivities�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1516.绘制UMAX对TH的散点图。选择菜单MainMenuProbDesignProbResultsTrendsScatterPlot�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1717.自动生成PDS报告�首先�设置报告内容选项�选择菜单MainMenuProbDesignProbResultsReportReportOptions�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MainMenuProbDesignProbResultsReportGenerateReport�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=1YOUNG=21.E5DENSITY=8E-6FORCE=100/PREP7!定义材料MP,EX,1,YOUN