一段水波纹的shader

《ANSYSWorkbench设计、仿真与优化》以最新版ANSYSWorkbench11.0为依据，以工程人员产品设计的流程为主线，由浅入深地介绍了ANSYSWorkbench在产品设计、仿真与优化过程中的具体功能、使用方法和应用实例。ⅣANSYS Workbench设计、仿真与优化4.2.1基础…………484.2.2分析关键………494.2.3分析步骤……………………………………494.3振动电机轴谐响应分析……………….544.3.1基础………………54………54.3.3分析步骤……………………………………………………………554.4机柜随机振动分析…………………………………………………………614.4.1基础……………………………………………………………614.4.2分析关键…………………………………………………624.4.3分析步骤………………………………………………………62第5章机构运动学分析…………………675.1机构运动学分析基础………………………………………………………675.2轻型打桩机机构运动学分析……………………………………685.2.1工程背景……………………………………………5.2.2分析关键…………………………………………685.2.3分析步骤…………69第6章热力学分析………………………………………756.1热分析基础…………………………………………………………756.2汽缸盖稳态温度场分析……………………………………………766.2.1工程背景766.2.2分析关键………………………………………………………776.2.3分析步骤……………………………………776.3涡轮增压器涡壳瞬态温度场分析和热应力分析………………………………806.3.1工程背景………………………………………………806.3.2分析关键………6.3.3分析步骤…………………………81第7章疲劳分析……………………………………………………867.1疲劳分析基础……………………………………:867.1.1疲劳分析定义……………………………………………867.1.2 AWE Fatigue程序处理疲劳问题的过程………………862按键疲劳分析………………………………………………………877.2.1工程背景………………………………………………………877.2.2分析关键…………………887.2.3分析步骤…………………………………………………887.3轮毂疲劳分析………………………………………………………………92日录7.3.1工程背景………927.3.2分析关键………27.3.3分析步骤……93第8章优化设计……………………………………………………………………968.1优化设计基础……………………………………………968.1.1优化设计的基本原理…968.1.2优化设计的分类………………………………………………………978.1.3AWE优化设计的分析步骤………………988.2支架拓扑结构优化设计………………………………………………………998.2.1工程背景………8.2.2分析关键…………………………………………998.2.3分析步骤…98.3散热器形状优化设计……………………………………………………………1028.3.1工程背景………………………………………………………1028.3.2分析步骤…………………103第9章二次开发1109.1二次开发基础………………………………………………………11109.2参数化程序设计语言……………………………………………………1109.2.1APDL简介…………………………1109.2.2APDL的参数和宏………………………………………………1119.2.3气动刹车装置非线性分析12…………………………119.3用户操作向导……………………1159.3.1 Wizard简介…………………………………………………………1159.3.2操作向导编辑器…………………………………11169.4客户化定制…………1179.4.1SDK简介………………………………………………………………1179.4.2客户化定制实例…………………………………………………118第1章 ANSYS Workbench基础1.1 ANSYS Workbench概述随着计算机辅助工程(CAE)技术在工业应用领域中的广度和深度的不断发展,它在提高产品设计质量、缩短周期、节约成本方面发挥了越来越重要的作用。目前,CAE分析的对象已由单一的零部件分析拓展到系统级的装配体,如飞机、汽车等整机的仿真。同时,其分析的领域已不再仅仅局限于结构力学,已涉及流体力学、热力学、电磁学、多场耦合等更加丰富的物理空间。而且,CAE分析不再仅仅是专职分析人员的工作,设计人员参与CAE分析已经成为必然ANSYS Workbench Environment(AwE)作为新一代多物理场协同CAE仿真环境,其独特的产品构架和众多支撑性产品模块为产品整机、多场耦合分析提供了非常优秀的系统级解决方案。它所包含的3个主要模块:几何建模模块( Design Modeler)、有限元分析模块( Design Simulation)和优化设计模块( Design Xplorer)将设计、仿真、优化集成于一体,可便于设计人员随时进入不同功能模块之间进行双向参数互动调用,使与仿真相关的人、部门、技术及数据在统一环境中协同工作。具体来讲AWE具有的主要特色如下。1.强大的装配体自动分析功能针对航空、汽车、电子产品结构复杂,零部件众多的技术特点,AWE可以识别相邻的零件并自动设置接触关系,从而可节省模型建立的时间。而现行的许多软件均需要手动设置接触关系,这不但费时同时还容易出错。除此之外,AWE还提供了许多工具,以方便手动编辑接触表面或为现有的接触指定接触类型。AWE提供了与CAD软件及设计流程之间的无与伦比的整合性,从而发挥CAE对设计流程最大限度的贡献。最新的AWE使用接口,可与CAD系统中的实体及曲面模型双向连接,具有更高的CAD几何导入成功率。当CAD模型变化时,不需对所施加的负载和支撑重新定义。AWE与CAD系统的双向相关性还意味着,通过AWE的参数管理可方便地控制CAD模型的参数,从而提高设计效率;AWE的这一功能,还可对多个设计方案进行分析,自动修改每一设计方案的几何模型。2.自动化网格划分功能许多CAE用户都花大部分的时间在建立网格上,AwE在大型复杂部件,如飞机组装配件的网格建立上独具特色,自动网格生成技术可大大节省用户的时间。根据分析类型不同,有很多因素影响分析的精度。传统的专业分析人员花大量的时间和训练来掌握各种分析,手动处理模型以保证分析的精度;而对于设计人员来讲,他所关注的应该是自己的产品设计,而不是有限元方法,因此需要一个可靠的工具来替代传统的工具,尽可能实现自动化。AWE的自动化网格划分功能如下:自适应网格划分,对于精度要求高的区域会自动调整网格密度ANSYS Workbench设计、仿真与优化·自动化网格划分,生成形状、特性较好的元素,保证网格的高质量。·自动收敛技术,是自动迭代过程,通过自适应网格划分以使指定的结果达到要求的精度。例如,如果对装配中某一个零件的最大应力感兴趣,可指定该零件的收敛精度。·自动求解器选择,AWE根据所求解问题的类型自动选择适合的求解器求解。智能化的负载和边界条件自动处理。3.协同的多物理场分析环境及行业化定制功能CAE技术涵盖了计算结构力学、计算流体力学、计算电磁学等诸多学科专业,而航空产品的设计对这几个学科专业都有强烈的CAE需求。单个CAE软件通常只能解决某个学科专业的问题,导致使用者需要购买一系列由不同公司开发的、具有不同应用领域的软件,并将其组合起来解决其实际工程问题,这不但增加了软件投资,而且很多问题会由于不同软件间无法有效而准确地传递数据而根本不能实现真正的耦合仿真计算。目前,全面的、真正的“多物理场耦合分析”(如图1.1所示)时代已经来临,多场分析能力已经成为现代CAE软件技术水平的重要标志。多组分/多相流}(流体力学)[可压缩流H高级辐射高级疲劳高度非线性共轭传热结构力学多物理场耦合(温度场非线性非线性/辐射时/频域动力稳态/瞬态线性静力低频电磁场}(电磁场)M高导/对流图1.1现代高级CAE软件AWE组合分析能力4.快捷的优化工具 DesignXplorerAWE本身既是一个成熟的多物理场协同CAE仿真平台,又是一个基于最新软件技术的开放式开发平台,利用其开发包 Workbench SDK可以非常便捷地实现诸如专用程序开发、流程自动化和简化、专家经验的保存和固化、分析规范的保存和固化、自有程序的包装、其他程序的集成等众多的用户化开发功能。在 Workbench基础上,设计与分析间的关系就简化为:·分析部门(或人员)根据需求为设计部门量身定做各种特定产品的专用分析程序,这些程序融专家经验、自有程序、分析规范等为一体,完全专用化和自动化,一次定制,终身受益;设计部门(或人员)在针对性极强的专用程序上轻松实现设计分析-优化评价等工作;AWE多物理场协同仿真环境充分体现了 ANSYS公司“面向实实在在的工业需求,以技术为本,以优化用户产品研发流程为目标,为用户提供完整CAE解决方案”的宗旨。在AWE环境下,整个CAE应用的方式和意义都将发生革命性的变化。仿真分析的目的是优化产品性能,AWE/ DesignXplorer是基于DSDB数据库文件的参数优化工具,结合CAD系统/AGP和 Design Space/AWE进行优化:在CAD系统/AGP中第1章 ANSYS Workbench基础3·进行参数化建模,在 Design Space或AWE中进行初步的分析,并确定感兴趣的参数,在DesignXplorer中进行参数优化优化参数可以是CAD模型的几何参数、结构形式、施加的边界条件、求解得到的分析结果等,也可以是由这些参数进行数学运算后派生出来的参数,既可以进行连续性参数和离散化参数的优化,又可以进行单目标或多目标的优化,得到设计空间的三维设计响应面/二维设计曲线,并自动根据优化结果更新几何模型文件。因此,作为新一代多物理场协同CAE仿真环境,AWE以其独特的产品架构和众多支撑性产品模块已为越来越多的产品提供了非常优秀的系统级解决方案1.2 ANSYS Workbench产品设计流程和文件格式1.2.1 ANSYS Workbench产品设计流程AwE提供一个集成统一的仿真环境帮助工程人员完成产品CAE开发的全过程。在AWE环境下,典型的项目开发,包括以下模块:DesignModeler,几何建模和CAD模型导入模块;Design Simulation,结构、热和电磁有限元分析模块;Design Xplorer,最优化设计模块。AwE统一的开发环境以及具有攀升化的设计方案,帮助企业真正实现产品设计仿真到优化的协同。其中, Design Simulation与CAD系统之间可进行双向模型参数互动、可将 ANSYS嵌入CAD运行环境,使用CAD环境中的几何模型的链接,不存在模型转换失真的棘手问题。同时, Design Simulation从CAD中导入装配体时可以自动建立装配接触关系。这样,设计人员可以在 Design Simulation中进行零件以及装配体性能的初步快速分析,并确定感兴趣的区域和性能,再利用 Design Simulation中高端CAE仿真工具和疲劳分析模块一 Fatigue Module对产品强度、动力学特性以及疲劳寿命进行深入的认知,确定优化设计参数,最后在多目标优化模块一 Design Xplorer中同步优化参数,改进产品设计。软件系统的主框架如图1.2所示。ANSYS WorkbenchDesignModelerE Design Simulation Design Xplorer图1.2AWE系统框架图除了上述的主要流程模块之外,AWE还包括以下辅助模块:Engineering Data,用于设定材料和载荷加载信息;FE Modeler,用于输入来自 NASTRAN, ABAQUS,或 Design Simulation所建立的网格模型,作为 ANSYS有限元分析的输人,它也能将网格模型反演生成几何模型;ANSYS AUTODYN,爆炸、冲击等结构显式动力学分析模块。ANSYS Workbench设计、仿真与优化1.2.2文件格式AWE中涉及的主要文件的类型及格式如表1.1所示表1.1AWE中文件格式说明文件名类型说明obname, wbdbWorkbench项目数据库文件,用于管理项目中的不同类型模块文件bname agdbDesign Modeler数据库文件,用于存储几何模型信息jobname cmdbCFX- Mesh数据库文件,用于存储流体网格信息jobname dsdbDesign Simulation数据库文件,存储结构、热和电磁仿真中的所有模型信息obname, edbEngineering Data数据库文件jobname fedbFE Modeler数据库文件,用于存储从 NASTRAN或 DesignSimulation输入的网格信息jobname adANSYS AUTODYN数据库文件,用于存储显式分析软件 AUTODYN必需的信息jobname ddbDesignXplorer数据库文件,用于存储优化方程中设计参数和目标参数的关联信息13安装和起动配置1.3.1 ANSYS Workbench11.0安装安装 ANSYS Workbench1.0前需要将 Windows2000打SP2补丁( Windows XP打SP1补丁),并安装IE6.0以上。另外,系统的日期和时间,要是当前的日期和时间。具体的安装步骤如下。(1)放入安装光盘,在弹出的“ ANSYS DVD Launcher”窗口中,选择“Next”,进入下一级安装窗口,如图1.3所示。ANSYS Products 11.0for Windows 32-bitOperating SystemsANSYS图1.3 ANSYS DVD Launcher窗口1第1章 ANSYS Workbench基础(2)在弹出窗口(如图1.4)中,选择安装的产品“ ANSYS Products”,并在接下来的安装语言窗口,选择“ English”,进入下一级安装界面。ANSYS ProductsInstall ProductsANSYS AA图1.4 ANSYS DVD Launcher窗口2(3)在图1.5所示的弹出窗口中,选择“ L AGREE”后,单击“Next”,进人到下一级安装界面ANSYS需oLGRIEsiDoN et图1.5 InstallShield wizard窗口1(4)根据您的需求选择安装的路径(如图1.6),单击“Next”后进入到“ Select Installation Components"。(5)在图1.7所示的窗口中选择完毕后一直单击“Ncxt”,安装程序开始安装ANsYs11.0。(6)在图1.8所示的窗口中单击“ Finish”,完成软件安装。(7)回到步骤(2)中的“ ANSYS DVD Launcher”窗口,单击“ License Management”,出现下一提示画面(如图1.9),问是否是 license server machine,选择“是(Y)(8)出现下一提示画面(如图1.10),问是否有 license文件,选择“否(N)(9)出现下一提示画面(如图1.11),问是否继续安装,选择“是(Y)ANSYS Workbench设计、仿真与优化图1.6 Installshield wizard窗口2ANSYSwr图1.7 InstallShield Wizard窗口3ANSYS图1.8 InstallShield Wizard窗口4

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Boost.asio、 libevent、1ibev简介。Boost.asio是一个跨平台的C++库,用于网络和底层I/0编程,可以在I/0对象(如socket)上执行同步和异步操作。 boost.asio的跨平台性原理是在win系统(支持I0CP)linux系统(支持epo11)。 boost:asio将整个异步平台抽象成 boost::asio: lo service,用work控制 1o service生命周期,通知它是否结束,只要对象work( 1o servi ce)存在,10 service就不会结束。利用 buffer类存储数据libevent是一个C语言与的网络库,官方主要支持的是类 linux操作系统,最新的版本添加了对 windows的I0CP的支持由于I0CP是异步I0,与 linux下的POL模型, EPOLL型,还有 freebsd的 KQUEUE等这些同步模型在用法上完全不一致,所以使用方法也不样,就好比ACE中的 Reactor和 Proactor模式一样,使用起来需要转变思路。如果对性能没有特别的要求,那么使用 Libevent中的 select模型来实现跨平台的操作, select模型可以橫跨 windows, linux,unix, solaris等系统。libel是一个C语言写的,只支持1inux系统的库,我以前研究的时候只封装了EPOL模型,不知道现在的新版有没有改进。使用方法类似 libevent,但是非常简洁,代码量是最少的一个库,乜貮几千行代码。显然这样的代码跨平台肯定是无法支持的了,如果你只需要在1inux下面运行,那用这个库也是可以的。17. connect可能会长时间阻塞,怎么解决?1.使用定时器;(最常用也最有效的·种方法2.采用非阻塞模式:设置非阻塞,返回之后用 select检测状态18. keepalive是什么东西?如何使用?keepalive,是在TCP中一个可以检测死连接的机制。1).如果主机可达,对方就会响应ACK应答,就认为是存活的。2).如果可达,但应用程序退岀,对方烑发RST应答,发送TCP撤消连接。3).如果可达,但应用程序崩溃,对方就发FIN消息。4).如果对方主杋不响应ack,rst,继续发送直到超时,就撤消连接。默认二个小时。19. socket什么情况下可读?1. socket接收缓冲区中己经接收的数据的字节数大于等于 socket接收缓冲区低潮限度的当前值;对这样的 socket的读操作不会阻塞,并返回一个大于0的值(准备好读入的数据的字节数)2连接的读一半关闭(即:接收到对方发过来的FIN的TCP连接)并且返回03.s0cket收到了对方的 connect请求已经完成的连接数为非0这样的 socket处于可读状态;4.异常的情况下 socket的读操作将不会阻塞,并且返同一个错误(-1)。20. socket编程,如果 client断电了,服务器如何快速知道?使用定时器(适合有数据流动的情况);使用sock吐t选项SO_ KEEPALIVE(适合没有数据流动的情况);1)、自己编写心跳包程序,简单的说就是自己的程序加入一条线程,定时向对端发送数据包,看是否有ACK,根据ACK的返回情况来管理连接。此方法比较通用,般使用业务层心跳处理,灵活可控,但改变了现有的协议2)、使用TCP的 keepalive机制,∪NX网络编程不推荐使用SO_ KEEPALIVE米做心跳检测。keepalive原理:TCP内嵌有心跳包,以服务端为例,当 serve检测到超过一定时间(/proc/sys/net/ipv4/tcp_ keepalive_ time7200即2小时)没有数据传输,那么会向client端发送一个 keepalive packet21.如果 select返回可读,结果只读到0字节,什么情况?某个套接字集合中没有准备好,可能会 select内存用 FD CLR清为0.22.网络中,如果客户端突然掉线或者重启,服务器端怎么样才能立刻知道?若客户端掉线或者重新启动,服务器端会收到复位信号,每一种tcp/ip得实现不一样,控制机制也不·样。23.TTL是什么?有什么用处,通常那些工具会用到它?ping? traceroute? ifconfig?netstat?TTL是 Time to live,每经过一个路由就会被减去一,如果它变成0,包会被丢掉。它的主要目的是防止包在有回路的网络上死转,浪费网络资源。ping和 traceroute用到它。24请说出http协议的优缺点1.支持客户/服务器模式。2.简单快速:客户向服务器请求服务吋,只需传送请求方法和路径,通信速度很快。3.灵活:HTTP允许传输任意类型的数据对象。4.无连接:无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求,并收到客户的应答后,即断廾连接。采用这种方式可以节省传输时间。5.无状态:HTTP协议是无状态协议。无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息,则它必须重传,导致每次连接传送的数据量增大。缺点就是不够安全,可以使用hps完成使用25大规模连接上来,并发模型怎么设计Epol1+线程池(epo11可以采用 libevent处理)26.tcp怎么做到不丢包。TCP提供超时重发(每一个seq后都有ack,计时时间到后重发seq),丢重复数据(通过判断seq和ack的大小,如果seq比ack小说明发过了),检验数据(通过tcp的伪首部),流量控制(利用滑动窗口实伣流量控制)等功能,保证数据能从一端传到另一端。27.TCP的确认重发机制A发—B/a向b发送数据B确认-A//b收到数据后发送给a确认包A-在重发数据中将发送成功的数据删掉28.I0CP和epo1l的联系与区别?联系:两者都是高效的io模型,都是基于事件驱动。区别:TOCP用在 Windows上,epo11用在1inux上;IQCP本质是异步非阻塞的,而epo1l是同步非阻塞的;1OCP是当事件完成时再通知,而 epoll是当事件满足处理要求是通知处理。boost中的asio网络模块的跨平台性原理是在win系统(支持IOCP),1inuκ系统(支持epollhttps://yg.aliyun.com/articles/53621进程与线程1.进程之间的通信无名管道:单向通信,只能亲戚关系才能传递,般用在父了进程之间有名管道:单向通信,可以用在任意两个进程之间通信。信号量:是一种计数器,主要用于资源共亨,用在多个进程或者进程内多个线程之间同步手段共享内存:一个进程创建共多个进程使用,和信号一起使用在进程同步与通信。信号:比较复朵的·种通信。套接字:消息队列:客服信号传递信息少,管道缓冲区受限。2.线程同步临界区,互斥对象,事件,信号量3.多线程和多进程的区别1)进程数据是分丌的:共享复岽,需要用IPC,同步简单;多线程共享进程数据:共享简单,同步复杂2)进程创建销毁、切换复杂,速度慢:线程创建销毁、切换简单,速度快3)进程占用内存多,CPU利用率低;线程占用内存少,CPU利用率高4)进程编程简单,调试简单;线程编程复杂,调试复杂5)进程间不会相互影响;线程个线程挂掉将导致整个进程挂抻6)进程适应于多核、多机分布;线程适用于多核线程所私有的:线程jd、寄存器的值、栈、线程的优先级和调度策略、线程的私有数据、信号屏蔽字、ero变量。4.多线程锁的种类有哪些?a.互斥锁( mutex)b.递归锁C.自旋锁d.读写锁5.自旋锁和互斥锁的区别?白旋锁中当锁被其他线程占用时,其他线程并不是睡眠状态,而是不停的消耗CPU,获取锁;互斥锁则不然,保持睡眠,直到互斥锁被释放溦活。自旋锁,递归调用容易造成死锁,对长时间才能获得到锁的情况,使用自旋锁容易造成CPU效率低,只有内核可抢占式或SMP情况下才真正需要自旋锁6.多线程程序架构,线程数量应该如何设置?应尽量和CPU核数相等或者为CPU核数+1的个数7.有一个计数器,多个线程都需要更新,会遇到什么问题,原因是什么,应该如何做?如何优化?有可能一个线程更新的数据已经被另外一个线程更新了,更新的数据就会出现异常,可以加锁,保证数据史新只会被一个线程完成

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