ANSYS Parametric Design Language Das starke Herz

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ANSYS Parametric Design Language
Das starke Herz von ANSYS
ANSYS Conference & 20. Schweizer CADFEM Users’ Meeting – 10. September 2015
Helbling Technik
2
CADFEM Usersmeeting 2015 | APDL – Das starke Herz von ANSYS
erstellt: 10.09.2015 | BFA | CADFEMUsersmeeting_BFA_20150910
Bründler Fabian
Ausbildung
Werdegang
3
2011 – 2013
Master of Engineering in Applied Computational Mechanics
ESOCAET
2000 – 2003
Ingenieur FH in Maschinentechnik
Hochschule Luzern – Technik & Architektur, Horw
2014 –
Helbling Technik AG
Berechnungsingenieur
2009 – 2013
CADFEM (Suisse) AG
Berechnungsingenieur / Abteilungsleiter Seminare
2003 – 2008
Hochschule Luzern – Technik und Architektur
Wissenschaftlicher Mitarbeiter / Nebenamtlicher Dozent
Aufgabe
 Bekannt:
 Design einer Produktfamilie
 Weg zur Überprüfung der Tauglichkeit mit Versuchen
 Dominante Lastrichtungen
 Nicht bekannt:
 Tauglichkeit des Designs für Anwendungen
 Weg zur Überprüfung der Tauglichkeit mit Simulation
 Effektive Grösse und Kombinationen der Lasten
 Ziele:
 Vorgehen zur Überprüfung der Tauglichkeit per
Simulation
Ersatzgeometrie aufgrund
Geheimhaltungsvereinbarung
 Ermittlung der grenzen der Tauglichkeit für beliebige
Lastkombinationen
 Generieren von Daten zur Optimierung des Designs
4
Viele Rechnungen für noch mehr Ergebnisse
Zug / Druck
Einfache Simulation?
 Hochgradig Nichtlinear
Innendruck
 Kontakte
Druck
 Material
Zug
 Geometrie
 Viele Simulationen
 Geometrievarianten
Aussendruck
10 x
 Lastkombinationen
100 x
 Berechnungspunkte
100 =
100’000
Aussendruck
Innendruck
 Viele Ausgabeparameter
 Informationen zu Versagen,
Spannungen und Kontakten.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
5
ANSYS Parametric Design Language
Was ist dieses APDL?
 Skriptsprache des Lösers von ANSYS
 Ein klick auf «Solve» in der Workbench erstellt
eine Datei, welche an den Löser übergeben wird.
Diese Datei ist in APDL geschrieben.
 Werkzeug der ANSYS-Classic-Veteranen.
 Einfach lern- und lesbar
 Sehr gut dokumentiert in der Hilfe mit Beispielen.
 Basierend auf Fortran77, dadurch übersichtliche
Syntax.
 Direkt in der Workbench einsetzbar.
 Eröffnet (fast) endlose Möglichkeiten.
 Erhöht die Flexibilität der Workbench und eröffnet
Zugriff auf noch nicht integrierte Befehle.
6
Vorgehen der Automation
Vorbereitung: 10 Netze aus 10 Geometrien
Für 10 Netze
Analytische Vorberechnungen
Evaluieren der Lastkombinationen
Für 100 Lastkombinationen
Evaluieren der Ziellast
Für 100 Berechnungsschritte
Lasten aufgeben
Berechnen
Berechnungspunkt auswerten
Analytische Nachberechnungen
Datenausgabe
Nachbereitung: Diagramme und Auswertungen
7
APDL Tipp 1: Struktur durch Makro Dateien
*CREATE,EVAL_EQVYIELD,MAC
! PARAMETER:
S1_ODIA = ARG1 ! OUTER DIAMETER
S1_WTIC = ARG2 ! WALL THICKNESS
S1_TALK = ARG3 ! IF 1 GIVE OUTPUT
! RETURN:
! R_YIEL_PA
! EQV YIELD STRESS
 Makros funktionieren wie Subroutinen, sie…
[IN]
[IN]
 werden beim Einlesen noch nicht ausgeführt.
 können einzeln getestet werden.
 können beliebig oft mit Argumenten aufgerufen
werden.
[PSI]
EVAL_EQVYIELD,20,0.625,1
[...]
! OUTPUT__________________________________
*IF,TALK,EQ,1,THEN
/COM,
INPUT: S1_ODIA
= %S1_ODIA%
/COM,
S1_WTIC
= %S1_WTIC%
/COM,
OUTPUT: R_YIEL_PA = %R_YIEL_PA%
*ENDIF
 Tipps für das Arbeiten mit Makros:
 Aufpassen mit der Benennung von Variablen, da
ANSYS keine lokalen Deklarationen kennt.
(Ausnahmen: ARG1 – ARG19)
 Rückgaben des Makros in den Solver Output
vereinfachen die Fehlersuche.
! CLEAN UP________________________________
S1_ODIA= $ S1_WTIC= $ S1_Talk=
 Werden die Makros allgemein gehalten, so
können sie wiederverwendet werden.
*END ! EVAL_EQVYIELD
8
APDL Tipp 2: Ausschreiben von Daten
*DIM,_WB_USERFILES_DIR,STRING,248
_WB_USERFILES_DIR(1)='S:\M_FILES\USER_FILES\'
 Die Workbench legt eine Variable mit dem
Pfad zum «user_files» Ordner an
 Dieser Ordner ist zum Speichern von Benutzer-
FILNAM=STRCAT(_WB_USERFILES_DIR(1),'OUTPUT')
/OUTPUT,%FILNAM%,CSV,,
/COM, WALL THICKNESS
/COM, OUTER DIAMETER
/COM, YIELD STRENGTH
/COM, MN. ENV. POINT
/OUTPUT
;
;
;
;
E_THIC
E_DIAM
E_YIEL
E_EPPQ
;
;
;
;
%E_THIC%
%E_DIAM%
%E_YIEL%
%E_EPPQ%
/OUTPUT,%FILNAM%,CSV,,APPEND
*VWRITE,A_NODE,R_ERES(1,1),R_ERES(1,2)
(3(4X,E20.8,';'))
/OUTPUT
/OUTPUT,%FILNAM%,CSV,,APPEND
*MWRITE,R_ERES
(12(4X,E20.8,';'))
/OUTPUT
9
dokumenten in einem Projekt gedacht.
 Im CSV Format speichern
 Dokumente mit der Endung CSV können direkt
von EXCEL geöffnet werden. Das Semikolon wird
dabei als Spaltentrennung interpretiert.
 Verschiedene Wege für verschiedene Daten
 /COM
Zeilenweises ausschreiben beliebiger
Daten (mit %%)
 *VWRITE
Spaltenweises Ausschreiben von
Vektoren (mit Formatschreiber)
 *MWRITE
Ausschreiben von kompletten
Matrizen (mit Formatschreiber)
APDL Tipp 3: Zurück zur Workbench
SET,LAST
*VGET, RRES,NODE
,0 ,U,X
*VOPER,RRES,RRES,MULT,0.5
*VPUT, RRES,NODE
,0 ,U,X
RESWRITE,FILE
!
!
!
!
!
LAST STEP
GET RESULT
MULTIPLY
PUT RESULT
OVERWRITE
Wenn mit der Workbench gerechnet wird, so
soll auch das Postprocessing in der Workbench
geschehen. Auch jenes von selbst erstellten
Daten.
 Resultate mit APDL überschreiben
 Resultate der Freiheitsgrade (z.B. UX, TEMP)
können mit APDL überschrieben werden.
 Schnelle Lösung, jedoch Fehleranfällig für
Spannungsresultate, insbesondere mit
Mittelknoten.
Res1 = DA.SolutionSelections()[0] \
.SolutionByRow(1) \
.CreateSolutionResult("","UX","Distance")
NewDAResultSet = DAResult.CreateDAResultSet \
(Res1.DisplayStyle, Res1.DisplayType)
for NodeIter in DA.MeshData.Nodes():
ResVal = Res1.NodalValues(NodeIter.Id)
ResVal[0] = Res1 \
.NodalValues(NodeIter.Id)[0] * 0.5
NewDAResultSet.SetNodalValues \
(NodeIter.Id,ResVal)
10
 Ergebnisse mit Design Assessment anzeigen
 Mit DA können beliebige Daten grafisch auf dem
Netz angezeigt werden.
 Skripte für DA sind in Python und XML.
 Das Erzeugen der Datensätze kann jedoch auch
mit APDL geschehen.
Resultate
Tauglichkeitsbereiche des Designs für
verschiedene Lastkombinationen und Kriterien
Resultate
 Automatisierung durch APDL
 Effiziente und breite Abdeckung des
Lastspektrums.
 Direkt auf neue Designs anwendbar.
 Aufwand < 2 Tage.
 Mit APDL aufbereitete Daten
 Ermöglicht rationelles Weiterverarbeiten durch
Excel.
 Visualisierung mit aussagekräftigen Diagrammen.
 APDL und Design Assessment
 Visualisierung kritischer Stellen über alle Lastfälle
und über alle Geometrien.
 Ein zufriedener Kunde!
11
Visualisierung kritischer
Stellen über alle Lastfälle
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Ihr Ansprechpartner
Fabian Bründler
Helbling Technik AG
Schachenallee 29
CH-5000 Aarau
Telefon +41 62 836 45 65
fabian.bruendler@helbling.ch
www.helbling.ch
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