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 1 0 0 mm 板厚 1 mm 板材加工精度误差等于 m m2 1.0 , 服从均匀分布 材料弹性模量 2 . 1 e 5 Mp a 服从高斯分布。标准方差是均值的 0 . 0 5 倍 密度均值 8 0 0 0 k g / mm 3 集中载荷只能是正值服从 L OG1 分布标准方差为均值的 1 0 %; 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 P DS 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
2、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Ut i l i t y Me n u F i l e C h a n g e Di r e c t o r y 第二步创建 P DS 分析文件即仿真循环文件 P DS - P L AT E - L OOP. ma c 1 . 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 L OG 文件整理在 ANS YS 当前工作目录中创建 P DS - P L AT E - L OOP. ma c 其内容如下 L=100 ! 定义设计变量 TH=1 YOUNG=2
3、1. E5 DENSI TY=8E- 6 FORCE=100 / PREP7 ! 定义材料 MP, EX, 1, YOUNG MP, NUXY, 1, 0. 3 MP, DENS, 1, DENSI TY ET, 1, SHELL63 ! 定义单元类型和实常数 R, 1, TH, TH, TH, TH RECTNG, , L, , L, ! 画板 LSEL, ALL ! 划分网格 LESI ZE, ALL, , , 16 AMESH, ALL FI NI SH / SOLU NSEL, S, LOC, X, 0, 0 ! 选择X=0 处节点约束 D, ALL, ALL, 0 NSEL, S,
4、LOC, X, L, L ! 选择X=L 处节点约束 D, ALL, ALL, 0 NSEL, 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*L F, ALL, FZ, FORCE ALLSEL ! 选择所有节点 SOLVE ! 求解 FI NI SH / POST1 NSEL, 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,
5、 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 Ut i l i t y Me n u F i l e C l e a r & S t a r t Ne w 第三步运行 P DS - P L AT E - L OOP. ma c 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 Ut i l i t y Me n u F i l e R
6、e a d I n p u t f r o m 弹出对话框查找到上一步创建的 P DS - P L AT E - L OOP. ma c 宏文件 。 第四步进入概率设计求解器执行 P DS 求解。 4 . 进入 P DS 处理器。选择菜单 Ma i n Me n u P r o b De s i g n 5 . 指定分析文件。选择菜单 Ma i n Me n u P r o b De s i g n An a l y s i s F i l e As s i g n 弹出 As s i g n De t e r mi n i s t i c Mo d e l F i l e 对话框单击 B r
7、 o ws e 按钮 在计算机系统中查找并选中准备好的分析文件 P DS - P L AT E - L OOP. ma c 。 6 . 定 义概率 设计 中 的 5 个随机 输入参 数。选 择菜 单 Ma i n Me n u P r o b De s i g n R a n d o m I n p u t 弹出 R a n d o m I n p u t Va r i a b l e s 对话框分别定义 5 个随机输入变量 单击 ADD 按钮弹出 De f i n e R a n d o m Va r i a b l e 对话框在 S e l e c t a P a r a me t e r
8、 列表中选择 L 在 Di s t r i b u t i o n Ty p e 列表中选择 Un i f o r m UNI F ( 均匀分布) 单击 OK 按钮接着弹出 Qu a n t i f y Un i f o r m/ R e c t a n g u l a r Di s t r i b u t i o n 对话 框L o we r B o u n d a r y 输入 L - 0 . 1 , Up p e r B o u n d a r y 输入 L + 0 . 1 , 然后单击 OK 返回 De f i n e R a n d o m Va r i a b l e 对话框。 单
9、击 ADD 按钮弹出 De f i n e R a n d o m Va r i a b l e 对话框在 S e l e c t a P a r a me t e r 列表中选择 T H 在 Di s t r i b u t i o n Ty p e 列表中选择 Un i f o r m UN I F ( 均匀分布) 单击 OK 按钮接着弹出 Qu a n t i f y Un i f o r m/ R e c t a n g u l a r Di s t r i b u t i o n 对话框L o we r B o u n d a r y 输入T H- 0 . 1 , Up p e r
10、B o u n d a r y 输入 T H+ 0 . 1 , 然后单击 OK 返回 De f i n e R a n d o m Va r i a b l e 对话框。 单击 ADD 按钮弹出 De f i n e R a n d o m Va r i a b l e 对话框在 S e l e c t a P a r a me t e r 列表中选择 YOUNG 在 Di s t r i b u t i o n Ty p e 列表中选择 GAUS S GAUS ( 高斯分布) 单击 OK 按钮 接 着 弹 出 Qu a n t i f y Ga u s s i a n Di s t r i
11、b u t i o n 对 话 框 Me a n v a l u e 输 入 YOUNG, S t a n d a r d d e v i a t i o n 输入 0 . 0 5 * YOUNG, 然后单击 OK 返回 De f i n e R a n d o m Va r i a b l e 对话框。 单击 ADD 按钮弹出 De f i n e R a n d o m Va r i a b l e 对话框在 S e l e c t a P a r a me t e r 列表中选择 DE N S I T Y 在 Di s t r i b u t i o n Ty p e 列表中选择 Un
12、i f o r m UNI F ( 均匀分布) 单击 OK按钮接着弹出 Qu a n t i f y Un i f o r m/ R e c t a n g u l a r Di s t r i b u t i o n 对话框L o we r B o u n d a r y输入 0 . 5 * DE NS I T Y, Up p e r B o u n d a r y 输入 1 . 5 * DE NS I T Y, 然后单击 OK 返回 De f i n e R a n d o m Va r i a b l e 对话框。 单击 ADD 按钮弹出 De f i n e R a n d o m V
13、a r i a b l e 对话框在 S e l e c t a P a r a me t e r 列表中选择 F OR C E 在 Di s t r i b u t i o n Ty p e 列表中选择 L o g n o r ma l L OG1 单击 OK 按钮接着弹出 Qu a n t i f y L o g n o r ma l Di s t r i b u t i o n 对话框Me a n v a l u e 输入 F OR C E , S t a n d a r d d e v i a t i o n 输入 0 . 1 * F OR C E , 然后单击 OK 返回 De f
14、i n e R a n d o m Va r i a b l e 对话框。 单击 C l o s e 关闭 R a n d o m I n p u t Va r i a b l e s 对话框。 7 . 定义随机输出参数。选择菜单 Ma i n Me n u P r o b De s i g n R a n d o m Ou t p u t 弹出 R a n d o m Ou t p u t Va r i a b l e s 对话框分别定义 2 个输出变量 单击Add 弹出Define a Random Output Variable 对话框在Select Parameter 列表中选中UMA
15、X 然后单击OK 返回Random Output Parameter 对话框。 单击Add 弹出Define a Random Output Variable 对话框在Select Parameter 列表中选中SMAX 然后单击OK 返回Random Output Parameter 对话框。 单击Close 关闭Random Output Variable 对话框。 8. 选择直接monte carlo 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Main MenuProb DesignProb MethodMonte Carlo Sims , 弹出Mont
16、e Carlo Simulations 对话框选择Latin Hyprcube, 单击OK 弹出Options for Direct Monte Carlo Sampling 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Main MenuProb DesignProb MethodResponse Surface, 弹出Parameters for Response Surface Analysis 对话框选择Centrl Composite, 单击OK 弹出DOE-Levels for a Central Composite D
17、esign 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 Ma i n Me n u P r o b De s i g n R u n E x e c S e r i a l R u n S e r i a l 弹出 R u n P r o b a b i l i s t i c An a l y s i s 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 Ma i n Me n u P r o b De s i g n P r o b R e
18、 s u l t s S t a t i s t i c s S a mp l Hi s t o r y 弹出 P l o t t h e S a mp l i n g Hi s t o r y 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 5 11. 查看 S MAX 均值历史选择菜单 Ma i n Me n u P r o b De s i g n P r o b R e s u l t s S t a t i s t i c s S a mp l Hi s t o r y 弹出 P l o t t h e S a mp l i n g Hi s t o r
19、 y 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 7 12. 查 看 UMAX 柱 状 图 选 择 菜 单 Ma i n Me n u P r o b De s i g n P r o b R e s u l t s S t a t i s t i c s Hi s t o g r a m 弹出 P l o t h i s t o g r a m o f p r o b a b i l i s t i c v a r i a b l e 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
20、8 图9 1 3 . 查 看 UMAX 累 积 分 布 函 数 选 择 菜 单 Ma i n Me n u P r o b De s i g n P r o b R e s u l t s S t a t i s t i c s C u mu l a t i v e DF 弹出 P l o t C F D o f a p r o b a b i l i s t i c v a r i a b l e 对话框设置如图 1 0 所示。单击 OK 得到如图 1 1 所示 UMAX 的累积分布函数图。 图 1 0 图 1 1 14. 计 算 变 形 小 于 0 . 0 5 4 8 的 概 率 选 择
21、菜 单 Ma i n Me n u P r o b De s i g n P r o b R e s u l t s S t a t i s t i c s P r o b a b i l i s t i e s 弹出 P l o t p r o b a b i l i t i c s f r o m p r o b a b i l i s t i c R e s u l t s 对话框设置如图 1 2 所示。如图 1 3 所示显示概率等于 9 8 . 2 5 % 。 图12 图13 15. 绘制随机结果SMAX 的灵敏度图。选择菜单 Ma i n Me n u P r o b De s i
22、g n P r o b R e s u l t s Tr e n d s S e n s i t i v i t i e s 弹出 S e n s i t i v i t y o f a P a r a me t e r 对话框设置如图 1 4 所示。所到 S MAX 的灵敏度分析结果如图 1 5 所示。 图 1 4 图 1 5 16. 绘制UMAX 对TH 的散点图。选择菜单 Ma i n Me n u P r o b De s i g n P r o b R e s u l t s Tr e n d s S c a t t e r P l o t 弹出 S c a t t e r P l
23、o t o f R a n d o m P a r a me t e r 对话框设置如图1 6 所示。绘制出如图 1 7 所示 T H- UMAX 散点图。 图16 图17 17. 自动生成PDS 报告 首先设置报告内容选项选择菜单 Ma i n Me n u P r o b De s i g n P r o b R e s u l t s R e p o r t R e p o r t Op t i o n s 弹出 Op t i o n s f o r t h e H T ML R e p o r t 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 Ma i n M
24、e n u P r o b D e s i g n P r o b R e s u l t s R e p o r t Ge n e r a t e R e p o r t 弹出 Wr i t e a HT ML R e p o r t a b o u t P r o b a b i l i s t i c An a l y s i s 对话框在 F I L E 里输入SI MPLE PLATE ANALYSI S 。单击 OK 自动生成 P DS 计算报告报告存放在工作目录中。打开文件如图 1 8 所示。 图 1 8 命令流方式 /CWD,E:PDS *CREATE,PDS-PLATE-LO
25、OP,MAC ! 开始定义宏文件 L=100 ! 定义设计变量 TH=1 YOUNG=21.E5 DENSITY=8E-6 FORCE=100 /PREP7 ! 定义材料 MP,EX,1,YOUNG MP,NUXY,1,0.3 MP,DENS,1,DENSITY ET,1,SHELL63 ! 定义单元类型和实常数 R,1,TH,TH,TH,TH RECTNG,L,L, ! 画板 LSEL,ALL ! 划分网格 LESIZE,ALL,16 AMESH,ALL FINISH /SOLU NSEL,S,LOC,X,0,0 ! 选择X=0 处节点约束 D,ALL,ALL,0 NSEL,S,LOC,X,
26、L,L ! 选择X=L 处节点约束 D,ALL,ALL,0 NSEL,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*L F,ALL,FZ,FORCE ALLSEL ! 选择所有节点 SOLVE ! 求解 FINISH /POST1 NSEL,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
27、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 *END ! 结束定义宏文件 FINISH /CLEAR PDS-PLATE-LOOP,MAC ! 初始化分析过程 /PDS PDANL,PDS-PLATE-LOOP,MAC ! 进入PDS 处理器指定分析文件 PDVAR,L,UNIF,L-0.1,L+0.1 !L 均匀分布L-0.1 L+0.1 PDVAR,TH,UNIF,TH-0.1,TH+0.1 !TH 均匀分布TH-0.1 TH+0.1 PDVAR,YOUNG,GAUS,YOUNG,0.05*
28、YOUNG ! 高斯分布均值YOUNG, 标准差0.05*YOUNG PDVAR,DENSITY,UNIF,0.5*DENSITY,1.5*DENSITY !L 均匀分布 PDVAR,FORCE,LOG1,FORCE,0.1*FORCE !LOG1 分布均值FORCE, 标准差0.1*FORCE PDVAR,UMAX,RESP ! 输出变量 PDVAR,SMAX,RESP PDMETH,MCS,LHS ! 选择拉丁超立方monte carlo 抽样法 PDLHS,40,1,RAND, ,ALL , , , ,INIT ! 执行40 次抽样初始化种值123457 PDEXE,LHSPLATE,S
29、ER,0,0 ! 执行概率设计仿真循环并定义文件名为LHSPLATE PDSHIS,LHSPLATE,UMAX,SAMP,0.95 ! 查看历史曲线 PDSHIS,LHSPLATE,SMAX,MEAN,0.95 PDHIST,LHSPLATE,UMAX,REL ! 查看概率参数柱状分布图 PDCDF,LHSPLATE,UMAX,EMP,0.95,100 ! 查看累积分布图 PDPROB,LHSPLATE,UMAX,LT,0.0548, ,0.95, ! 列表显示UMAX 低于0.0548 的概率 PDSENS,LHSPLATE,SMAX,BOTH,RANK,0.025 ! 绘制概率参数的灵敏度图 PDSCAT,LHSPLATE,TH,UMAX,POLY,1, ! 绘制概率参数的离散图 PDROPT,0,0,0,0,0,0,0,0,0.95 ! 自动生成报告 PDWRITE,SIMPLE PLATE ANALYSIS /REPLOT,RESIZE
