4.4.2 参数化模型
实现上述问题的分析需要建立以下过程：参数化建模，求解和后处理。首先，在计算机 某一指定目录下创建专用分析宏文件（本例将宏文件存储在 c:\mining 文件夹下）来实现不同 的有限元分析功能，该专用分析程序包括以下宏文件，名称和功能分别如下：
l
model.mac：参数化有限元建模程序，实现参数化定义模型各尺寸，各岩层材料参数，网格划分密度等，划分网格后最终存储有限元模型 db 文件；
l
initial.mac：生成自重应力场初始应力文件，保存为 ist 文件；l
solution.mac：读入初始应力场文件，开始各步的开挖求解；l
displac_y.mac：绘制指定载荷步结束时的竖向位移云图。下面将分别介绍 model.mac 及 initial.mac。
1．model.mac 宏文件 清空内存，开始新的分析：
finish /clear
模型几何参数、开挖步数、网格划分密度等参数的定义：
l=200 !模型长度
hfh=15 !风化层高度
hrz=20 !软质岩高度
hn=10 !泥岩高度
hc=5 !煤层高度
hs=10 !砂岩高度
lc=100 !采掘长度 nstep=4 !开采步数
spx=50 !起始开采位置
msize=2 !网格划分大小
进入前处理器，设定单元类型，定义各层材料参数，建立几何模型，划分网格，最后保 存模型文件：
/prep7 et,1,182
keyopt,1,3,2 !平面应变选项
参 数 化 建模 及 分析 第 4 章
4
Chapter
!设置材料参数
mp,ex,1,2000e6 !风化层材料参数
mp,prxy,1,0.15 mp,dens,1,2200
mp,ex,2,4700e6 !软质岩材料参数
mp,prxy,2,0.2 mp,dens,2,2300
mp,ex,3,8500e6 !泥岩材料参数
mp,prxy,3,0.2 mp,dens,3,2400
mp,ex,4,4900e6 !煤层材料参数
mp,prxy,4,0.3 mp,dens,4,1300
mp,ex,5,14300e6 !砂岩材料参数 mp,prxy,5,0.2
ANSYS 二 次 开 发 及应 用 实例 详 解
2．initial.mac 宏文件 清空内存：
finish /clear
进入求解器，求解并输出初始应力场文件：
resume,, !读入模型文件
finish
inistate,write,1,,,,,s !写初应力文件 solve
save,, !保存
finish
INISTATE,WRITE 命令的用法如下：
INISTATE, WRITE, FLAG, , , , CSID, Dtype
其中：FLAG=1 表示打开初状态输出开关（默认），FLAG=0 则关闭；CSID 决定初状态采 用的坐标系（默认），CSID=0 表示在全局笛卡尔坐标系中输出初状态，CSID=1 表示在材料 坐标系中输出初状态，CSID=2 表示在单元坐标系中输出初状态（对于杆、梁和分层单元）；
参 数 化 建模 及 分析 第 4 章
4
Chapter
Dtype 表示想要输出的变量，S 表述输出初应力，EPEL 表示输出初弹性应变，EPPL 表示输出 初塑性应变。使用 INISTATE,WRITE 命令后默认生成 filename.ist 文件，存放在当前工作路径 下，其中 filename 为当前 ANSYS 任务的文件名。
后面还会用到 INISTATE,READ，这里一并说明：
INISTATE, READ, Fname, Ext, Path
该命令用于读入初状态文件，Fname 是文件名，Ext 是扩展名，Path 为初状态文件存放路 径（默认为当前工作路径）。实际应用时使用以下命令即可：
INISTATE, READ，，， 4.4.3 开挖求解及后处理
开挖前首先应读入初始应力场文件，以平衡掉重力场产生的位移，开挖共分为 nstep 步。
1．solution.mac 宏文件
使用 DO 循环执行各开挖步的求解，命令流如下：
finish /clear
resume,, !读入模型文件
/solu
inistate,read,,, !读入初始应力文件
*do,k,1,nstep !执行各开挖步的求解 time,k
nsel,s,loc,x,spx+(k1)*lc/nstep,spx+k*lc/nstep !选择本开挖步要挖掉的节点 nsel,r,loc,y,hs,hs+hc
2．displac_y.mac 宏文件
注意，在后处理中绘制云图时应该将开挖掉的部分除去，即不显示开挖掉的部分。
finish /clear
resume,, !读入模型文件 /post1
esel,s,live !不显示被开挖掉的部分 set,last
plnsol,u,y
ANSYS 二 次 开 发 及应 用 实例 详 解
158
4 Chapter
4.4.4 分析实例
修改 ANSYS 系统文件\ANSYS Inc\v120\ansys\apdl\start120.ans（即 ANSYS 安装路径中的 启动文件），利用文本编辑器打开 start120.ans 文件，在该文件的最后面添加一系列命令，其中 需要利用/PSEARCH 命令设置采矿过程专用分析程序的 4 个宏文件的存放路径，本例我们存 放在 c:\mining 文件夹下。另外利用*ABBR 命令定义工具条（Toolbar）相关按钮，通过工具条 上的按钮调用在 c:\mining 文件夹下的各宏文件。
在 start120.ans 文件最后添加下列命令：
/psearch,c:\mining
*abbr,mining_model,model
*abbr,mining_initial stress,initial
*abbr,mining_solution,solution
*abbr,mining_displacement,displac_y
正常启动 ANSYS 12.0， 可见工具条 （Toolbar） 上相对默认状态增加了 4 个按钮， 如图 414 所示。