軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)的靜力分析實(shí)例

第9章軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)的靜力分析實(shí)例工程結(jié)構(gòu)分析軟件

在工程實(shí)踐所應(yīng)用的結(jié)構(gòu)中，有許多結(jié)構(gòu)是可以由一個(gè)截面繞某固定軸旋轉(zhuǎn)而生成的，如果這種結(jié)構(gòu)所受的外載荷和邊界條件也沿此軸對(duì)稱，則稱此結(jié)構(gòu)為軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)。在有限元理論中對(duì)于此類結(jié)構(gòu)有專門的簡(jiǎn)化方法，在ANSYS中也可以通過(guò)結(jié)構(gòu)的軸對(duì)稱性簡(jiǎn)化模型，減少模型規(guī)模、縮短計(jì)算時(shí)間，提高計(jì)算效率。

本章所介紹的實(shí)例是帶有鼓桶的壓氣機(jī)盤結(jié)構(gòu)件，在進(jìn)行整體分析時(shí)，可以通過(guò)對(duì)模型的簡(jiǎn)化（比如去除盤上小孔等）將模型簡(jiǎn)化為符合軸對(duì)稱性質(zhì)的結(jié)構(gòu)，從而可以用軸對(duì)稱方法對(duì)壓氣機(jī)盤組件進(jìn)行整體分析。第9章軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)的靜力分析實(shí)例§9.1問(wèn)題描述§9.2建立模型§9.3定義邊界條件并求解§9.4查看結(jié)果§9.5命令流輸入第9章軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)的靜力分析實(shí)例§9.1問(wèn)題描述某型壓氣機(jī)盤鼓結(jié)構(gòu)件如圖所示，在整體分析時(shí)不對(duì)葉片和壓氣機(jī)上的孔建模，將葉片的離心效果作為線分布力施加于輪盤的邊緣?！?.1問(wèn)題描述盤轉(zhuǎn)速為11373轉(zhuǎn)/分，盤材料TC4鈦合金，其彈性模量為：1.15×105MPa，泊松比為0.30782，密度為4.48×10-9噸/立方毫米。葉片數(shù)目為74個(gè)，葉片和其安裝邊總共產(chǎn)生的離心力等效為628232N（沿徑向等效），這些力假定其均勻作用于輪盤邊緣。位移約束施加于鼓桶上，在鼓桶的上表面施加徑向約束，在鼓桶的側(cè)面施加軸向約束?！?.2建立模型設(shè)定分析作業(yè)名和標(biāo)題定義單元類型定義材料屬性建立輪盤截面對(duì)盤截面進(jìn)行分割對(duì)盤截面進(jìn)行網(wǎng)格劃分本實(shí)例的模型為一平面模型，其位于總體XY平面內(nèi)，為便于劃分網(wǎng)格，在建立盤面模型后還需要對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)那蟹?。本?shí)例中的應(yīng)力單位為MPa，力單位為N，長(zhǎng)度為mm。§9.2建立模型設(shè)定分析作業(yè)名和標(biāo)題（1）選取菜單項(xiàng)UtilityMenu|File|ChangeJobname，將彈出ChangeJobname（修改文件名）對(duì)話框。（2）在Enternewjobname（輸入新文件名）文本框中輸入文字“CH09”，為本分析實(shí)例的數(shù)據(jù)庫(kù)文件名。（3）單擊OK按鈕，完成文件名的修改。（4）選取菜單項(xiàng)UtilityMenu|File|ChangeTitle，將彈出ChangeTitle（修改標(biāo)題）對(duì)話框。（5）在Enternewtitle（輸入新標(biāo)題）文本框中輸入文字“staticanalysisofcompressorstructure”，為本分析實(shí)例的標(biāo)題名。（6）單擊OK按鈕，完成對(duì)標(biāo)題名的指定。（7）選取菜單項(xiàng)UtilityMenu|Plot|Replot，指定的標(biāo)題“staticanalysisofcompressorstructure”將顯示在圖形窗口的左下角。（8）選取菜單項(xiàng)MainMenu|Preference，將彈出PreferenceofGUIFiltering（菜單過(guò)濾參數(shù)選擇）對(duì)話框，選中Structural復(fù)選框，單擊OK按鈕確定?！?.2建立模型定義單元類型在進(jìn)行有限元分析時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)分析問(wèn)題的幾何結(jié)構(gòu)，分析類型和所分析的問(wèn)題的精度要求等，選定適合分析實(shí)例的有限元單元。本例中選用4節(jié)點(diǎn)四邊形板單元PLANE42，PLANE42可以通過(guò)控制單元行為方式的選項(xiàng)設(shè)置其為軸對(duì)稱單元。（1）選取菜單項(xiàng)MainMenu|Preprocessor|ElementType|Add/Edit/Delete，將彈出ElementTypes（單元類型）對(duì)話框。（2）單擊Add按鈕，將彈出LibraryofElementTypes（單元類型庫(kù)）對(duì)話框。（3）然后在左邊的列表框中選擇“Solid”，選擇實(shí)體單元類型。（4）在右邊的列表框中選擇“Quad4node42”，選擇4節(jié)點(diǎn)四邊形板單元PLANE42，如圖所示。（5）單擊OK按鈕，將PLANE42單元添加，并關(guān)閉單元類型庫(kù)對(duì)話框，同時(shí)返回到第一步彈出的單元類型對(duì)話框?！?.2建立模型定義單元類型（6）單擊Options按鈕，彈出如圖所示的PLANE42elementtypeoptions（PLANE42單元選項(xiàng)）設(shè)置對(duì)話框，對(duì)PLANE42單元進(jìn)行設(shè)置，使其可用于分析軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)。（7）在Elementbehavior（單元行為方式）下拉列表選擇Axisymmetric（軸對(duì)稱）選項(xiàng)。（8）單擊OK按鈕，接受選項(xiàng)，關(guān)閉單元選項(xiàng)設(shè)置對(duì)話框，返回到單元類型對(duì)話框。（9）單擊Close按鈕，關(guān)閉單元類型對(duì)話框，結(jié)束單元類型的添加和單元選項(xiàng)的定義?！?.2建立模型定義材料屬性本例中選用的單元類型不需定義實(shí)常數(shù)，故略過(guò)定義實(shí)常數(shù)這一步驟而直接定義材料屬性?？紤]慣性力的靜力分析中需要定義材料的彈性模量和密度。具體步驟如下：（1）選取菜單項(xiàng)MainMenu|Preprocessor|MaterialProps|MaterialModels，將彈出DefineMaterialModelBehavior（定義材料模型）對(duì)話框。（2）依次雙擊Structural|Linear|Elastic|Isotropic，展開材料屬性的樹形結(jié)構(gòu)。將彈出1號(hào)材料的彈性模量EX和泊松比PRXY的定義對(duì)話框。（3）在對(duì)話框的EX文本框中輸入彈性模量為1.15e5，在PRXY文本框中輸入泊松比為0.30782。（4）單擊OK按鈕，關(guān)閉對(duì)話框，并返回到定義材料屬性對(duì)話框，在定義材料屬性會(huì)話框的左邊一欄出現(xiàn)剛剛定義的參考號(hào)為1的材料屬性。§9.2建立模型定義材料屬性（5）依次雙擊Structural|Density，彈出定義密度對(duì)話框。（6）在DENS文本框中輸入密度數(shù)值“4.48e-9”，單位為噸/立方毫米。（7）單擊OK按鈕，關(guān)閉對(duì)話框，并返回到定義材料屬性對(duì)話框，在定義材料屬性會(huì)話框的左邊一欄參考號(hào)為1的材料屬性下方出現(xiàn)密度項(xiàng)。（8）在DefineMaterialModelBehavior對(duì)話框中，單擊菜單項(xiàng)Material|Exit，或者單擊對(duì)話框右上角的按鈕退出材料模型定義對(duì)話框，完成對(duì)材料模型的定義?！?.2建立模型建立輪盤截面本節(jié)將根據(jù)給出的點(diǎn)的坐標(biāo)創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)，然后有這些關(guān)鍵點(diǎn)創(chuàng)建出盤面模型，需要注意的是，在軸對(duì)稱分析中，要求模型必須位于總體XY平面內(nèi)，而且軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)的對(duì)稱軸必須為總體Y軸（本例中由于模型是根據(jù)點(diǎn)坐標(biāo)值創(chuàng)建，通過(guò)這些點(diǎn)創(chuàng)立的模型已經(jīng)滿足了這些條件）。在軸對(duì)稱分析中總體Y軸表示結(jié)構(gòu)的軸向，X軸表示徑向，Z軸表示徑向。（1）單擊MainMenu|Preprocessor|Modeling|Create|Keypoints|InActiveCS，彈出CreateKeypointsinActiveCoordinateSystem對(duì)話框，如圖所示。（2）在Keypointnumber（關(guān)鍵點(diǎn)編號(hào)）文本框中輸入1。（3）在X,Y,ZLocationinactiveCS（關(guān)鍵點(diǎn)在激活坐標(biāo)系中坐標(biāo)值）文本框中依次輸入關(guān)鍵點(diǎn)1的X，Y坐標(biāo)值226和208.8。（4）單擊Apply按鈕創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)1，同時(shí)繼續(xù)創(chuàng)建下一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。（5）重復(fù)2到4步，直到將表8.1中所列出的所有點(diǎn)創(chuàng)建完畢（將表中的點(diǎn)編號(hào)作為關(guān)鍵點(diǎn)編號(hào)），在創(chuàng)建最后一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)17時(shí)，單擊OK按鈕，關(guān)閉創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)對(duì)話框?！?.2建立模型建立輪盤截面（6）單擊菜單UtilityMenu|PlotCtrls|Numbering，彈出PlotNumberingControls（圖元編號(hào)顯示控制）對(duì)話框。（7）單擊Keypointnumbers（關(guān)鍵點(diǎn)編號(hào)）復(fù)選框使其選中。（8）單擊Linenumbers（線編號(hào)）復(fù)選框使其選中。（9）在Numberingshownwith（編號(hào)顯示形式）下拉列表中選擇Numbersonly（僅顯示編號(hào)），如圖所示。（10）單擊OK按鈕，使設(shè)置生效?！?.2建立模型建立輪盤截面（11）單擊UtilityMenu|PlotCtrls|Pan-Zoom-Rotate，彈出Pan-Zoom-Rotate對(duì)話框。（12）單擊Pan-Zoom-Rotate對(duì)話框上的Back按鈕，改變圖形窗口的視角。（13）單擊Pan-Zoom-Rotate對(duì)話框上的Fit按鈕，使所創(chuàng)建的圖形充滿圖形窗口，如圖所示?！?.2建立模型建立輪盤截面（14）單擊菜單項(xiàng)MainMenu|Modeling|Create|Lines|Lines|StraightLine，彈出關(guān)鍵點(diǎn)選擇對(duì)話框，要求選擇要?jiǎng)?chuàng)建的直線的兩個(gè)端點(diǎn)。（15）用鼠標(biāo)在圖形窗口中點(diǎn)取關(guān)鍵點(diǎn)1和2（或者在選擇對(duì)話框的輸入框中輸入“1,2”然后回車），創(chuàng)建出端點(diǎn)為關(guān)鍵點(diǎn)1，2的直線。（16）同樣，依次選取關(guān)鍵點(diǎn)2，3；1，6；6，4；4，5；5，16；16，15；15，14；14，11；11，12；12，17；8，7；7，9；9，10；10，13創(chuàng)建直線（每?jī)蓚€(gè)點(diǎn)創(chuàng)建一條線，以分號(hào)相隔）。（17）單擊OK按鈕，關(guān)閉關(guān)鍵點(diǎn)選擇對(duì)話框。（18）單擊UtilityMenu|Plot|Multi-Plots，在圖形窗口顯示所有圖元，如圖所示。§9.2建立模型建立輪盤截面（19）單擊MainMenu|Modeling|Create|Lines|Lines|TangenttoLine創(chuàng)建一條與已知線相切的線，彈出線選擇對(duì)話框，要求選擇與將要?jiǎng)?chuàng)建的線相切的線。（20）選擇標(biāo)識(shí)為L(zhǎng)11的線，單擊OK按鈕，彈出點(diǎn)選擇對(duì)話框，要求選擇切點(diǎn)。（21）選擇關(guān)鍵點(diǎn)17，單擊OK按鈕，彈出點(diǎn)選擇對(duì)話框，要求選擇欲創(chuàng)建的線的另外一個(gè)端點(diǎn)。（22）選擇關(guān)鍵點(diǎn)8，單擊OK按鈕。彈出LineTangenttoLine（切線）創(chuàng)建對(duì)話框，如圖所示。（23）單擊Apply按鈕，創(chuàng)建出要求的切線，同時(shí)彈出線選擇對(duì)話框，進(jìn)行下一條切線的創(chuàng)建?！?.2建立模型建立輪盤截面（24）選擇線L2，單擊OK按鈕，彈出點(diǎn)選擇對(duì)話框，要求選擇切點(diǎn)。（25）選擇關(guān)鍵點(diǎn)3，單擊OK按鈕，彈出點(diǎn)選擇對(duì)話框，要求選擇欲創(chuàng)建的線的另外一個(gè)端點(diǎn)。（26）選擇關(guān)鍵點(diǎn)13，單擊OK按鈕。彈出創(chuàng)建切線的對(duì)話框。（27）單擊OK按鈕，創(chuàng)建出要求的切線，關(guān)閉對(duì)話框。（28）單擊菜單MainMenu|Preprocessor|Modeling|Create|Areas|Arbitrary|ByLines，彈出線選擇對(duì)話框，要求選擇圍成面的邊界線，如圖所示。（29）單擊Loop前的單選按鈕使其選中，表示將進(jìn)行自動(dòng)循環(huán)選擇。（30）選擇所創(chuàng)建的任意一條邊界線，ANSYS會(huì)自動(dòng)選擇其余與其首尾相接的線，直到所有選擇的線能夠組成一封閉區(qū)域?yàn)橹?。?1）單擊OK按鈕，創(chuàng)建出輪盤截面?！?.2建立模型建立輪盤截面（32）單擊菜單UtilityMenu|PlotCtrls|Numbering，彈出PlotNumberingControls對(duì)話框，單擊Linenumbers復(fù)選框，使其處于非選中狀態(tài)，關(guān)閉線編號(hào)的顯示。（33）單擊UtilityMenu|Plot|Areas，在圖形窗口顯示面圖元，如圖所示?！?.2建立模型對(duì)盤截面進(jìn)行分割上節(jié)中創(chuàng)建的盤截面形狀過(guò)于復(fù)雜，在采用映射方式劃分網(wǎng)格時(shí)將會(huì)遇到困難而無(wú)法進(jìn)行，因此需要對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆指?，使其滿足映射網(wǎng)格劃分的條件（對(duì)面進(jìn)行映射網(wǎng)格劃分，要求面不多于4條邊）。具體步驟如下：（1）單擊MainMenu|Preprocessor|Modeling|Create|Keypoints|InActiveCS，彈出CreateKeypointsinActiveCoordinateSystem對(duì)話框。（2）依次創(chuàng)建如下表所列出的四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：§9.2建立模型對(duì)盤截面進(jìn)行分割（3）單擊MainMenu|Modeling|Create|Lines|Lines|StraightLine，彈出創(chuàng)建線的關(guān)鍵點(diǎn)選取對(duì)話框。（4）依次點(diǎn)取12，18；16，19；2，20；5，21；17，3；7，13，創(chuàng)建出6條線。（5）單擊菜單項(xiàng)UtilityMenu|PlotCtrls|Numbering，彈出PlotNumberingControls對(duì)話框中，單擊Linenumbers復(fù)選框使其選中，打開線編號(hào)的顯示，單擊Keypointnumbers復(fù)選框，使其處于非選中狀態(tài)，關(guān)閉關(guān)鍵點(diǎn)編號(hào)的顯示。然后單擊OK按鈕確定。（6）單擊UtilityMenu|PlotCtrls|Lines，顯示線圖元，如圖所示?！?.2建立模型對(duì)盤截面進(jìn)行分割（7）單擊菜單項(xiàng)MainMenu|Preprocessor|Modeling|Operate|bool

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Divide|AreabyLine，彈出面選擇對(duì)話框，要求選擇將要被分割的面。（8）選擇輪盤截面，單擊OK按鈕確定，彈出線選擇對(duì)話框，要求選擇對(duì)面進(jìn)行分割所用的線。（9）選擇線L18，L19，L20，L21，L22，L23（或者在線選擇對(duì)話框的輸入框中輸入“18，19，20，21，22，23”然后回車）。（10）單擊線選擇對(duì)話框的OK按鈕，ANSYS將進(jìn)行布爾運(yùn)算，將選定的面分割用選擇的線分割開來(lái)。（11）單擊UtilityMenu|Plot|Areas，顯示面圖元，如圖所示。（12）單擊SAVE_DB按鈕，保存數(shù)據(jù)庫(kù)?！?.2建立模型對(duì)盤截面進(jìn)行網(wǎng)格劃分為了能對(duì)面進(jìn)行映射網(wǎng)格劃分，要求面的邊數(shù)不多于四條邊，如果多于四條邊，就要將多出來(lái)的邊通過(guò)一些可能的操作粘接在一起，本實(shí)例中有多個(gè)面的邊數(shù)為5條，可以對(duì)其通過(guò)連接（concatenate）操作而使其邊數(shù)等于四條邊，從而對(duì)其進(jìn)行映射網(wǎng)格的劃分。（1）單擊MainMenu|Preprocessor|Meshing|SizeCntrls｜ManualSize|Global|Size，彈出GlobalElementSizes（總體單元尺寸）設(shè)置對(duì)話框，如圖所示（也可以通過(guò)網(wǎng)格工具完成同樣的功能）。（2）在Elementedgelength（單元邊長(zhǎng)）文本框中輸入3。（3）單擊OK按鈕，接受設(shè)定，關(guān)閉對(duì)話框?！?.2建立模型對(duì)盤截面進(jìn)行網(wǎng)格劃分（4）單擊MainMenu|Preprocessor|Meshing|Concatenate|Lines，彈出線選擇對(duì)話框，要求選擇欲進(jìn)行連接操作的線。（5）選擇線L10和L18（也可以在選擇對(duì)話框的輸入框中輸入“10,18”，然后回車）。（6）單擊Apply按鈕，將此兩邊連接為一邊。（7）重復(fù)5和6步的操作，分別將線L19和L6，L20和L29，L5和L21，L22和L17連接。（8）單擊MainMenu|Preprocessor|Meshing|，彈出MeshTool對(duì)話框。（9）在網(wǎng)格工具中選擇分網(wǎng)對(duì)象為Area（面），網(wǎng)格形狀為Quad（四邊形），選擇分網(wǎng)形式為Mapped（映射），在附加選項(xiàng)中選擇“3or4sided”?！?.2建立模型對(duì)盤截面進(jìn)行網(wǎng)格劃分（10）單擊Mesh按鈕，彈出面選擇對(duì)話框，要求選擇欲進(jìn)行網(wǎng)格劃分的面。（11）單擊PickAll按鈕，ANSYS將會(huì)對(duì)所有面進(jìn)行網(wǎng)格劃分，生成單元和節(jié)點(diǎn)（在此過(guò)程中，將會(huì)彈出一個(gè)警告對(duì)話框，不用理會(huì)，將其關(guān)閉即可）。（12）單擊MainMenu|Preprocessor|Meshing|Concatenate|DelConcats|Lines，刪除連接操作生成的線。（13）單擊菜單項(xiàng)UtilityMenu|PlotCtrls|Numbering，彈出PlotNumberingControls對(duì)話框，單擊Linenumbers復(fù)選框使其處于未選中狀態(tài)，關(guān)閉線編號(hào)的顯示。（14）單擊菜單項(xiàng)UtilityMenu|Plot|Elements，圖形窗口中將只顯示剛剛生成的單元。如圖所示（15）單擊SAVE_DB按鈕，保存數(shù)據(jù)庫(kù)?！?.3定義邊界條件并求解建立有限元模型后，就需要定義分析類型和施加邊界條件及載荷然后進(jìn)行求解。對(duì)軸對(duì)稱模型施加約束、表面載荷、體積載荷以及Y方向加速度，可以像在任何非軸對(duì)稱模型上定義這些載荷一樣來(lái)精確的定義這些載荷。然而軸對(duì)稱分析中對(duì)于集中載荷的處理方式與其他分析類型有些不同。因?yàn)檩S對(duì)稱模型上所定義的載荷數(shù)值是在360度的范圍內(nèi)進(jìn)行的，即：根據(jù)沿周邊的總載荷輸入載荷值?！?.3定義邊界條件并求解例如：如果1500N/mm的圓周的軸對(duì)稱軸向載荷被施加到直徑為10mm的管上，如圖8.23所示，則在軸對(duì)稱模型上，47124N（1500*2*π*5）的總載荷將作為集中載荷被施加節(jié)點(diǎn)上?！?.3定義邊界條件并求解施加位移約束施加離心載荷并求解軸對(duì)稱的結(jié)果輸出也按對(duì)應(yīng)的輸入載荷相同的方式解釋：輸出的反作用力、力矩按總載荷計(jì)（360度）?！?.3定義邊界條件并求解施加位移約束在軸對(duì)稱模型上施加位移約束等同于其他非軸對(duì)稱模型，本實(shí)例中，在鼓桶處施加位移約束，包括徑向約束和軸向約束。（1）單擊菜單項(xiàng)UtilityMenu|Select|Entities，彈出SelectEntities（實(shí)體選擇）對(duì)話框。（2）然后在第一個(gè)下拉列表中選擇Nodes（節(jié)點(diǎn)）。（3）在接下面的下拉列表中選擇ByLocation（通過(guò)位置）選取。（4）在位置選項(xiàng)中列出了位置屬性的三個(gè)可用項(xiàng)，單擊Xcoordinates（X坐標(biāo)）單選按鈕使其選中，表示要通過(guò)X坐標(biāo)來(lái)進(jìn)行選取。（5）在文本框中輸入用最大值和最小值構(gòu)成的范圍，輸入“237.5”，選擇鼓桶上邊緣上的節(jié)點(diǎn)。（6）單擊FromFull前的單選按鈕，表示從所有節(jié)點(diǎn)中進(jìn)行選取。（7）單擊Apply按鈕，將符合要求的節(jié)點(diǎn)添入選擇集中。§9.3定義邊界條件并求解施加位移約束（8）然后單擊在Ycoordinates前的單選按鈕，使其選中。（9）在文本框中輸入用最大值和最小值構(gòu)成的范圍，輸入“220.3,208.8”，選擇鼓桶上邊緣上的節(jié)點(diǎn)。（10）單擊Reselect前的單選按鈕使其選中，表示從當(dāng)前選擇集中的節(jié)點(diǎn)中進(jìn)一步選取。（11）單擊OK按鈕，剔除在7步中構(gòu)造的選擇集中不符合第9步指定的要求的部分節(jié)點(diǎn)。本步操作結(jié)束后，當(dāng)前選擇集中的節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)位置滿足X坐標(biāo)為237.5，Y坐標(biāo)位于220.3到208.8之間。（12）單擊MainMenu|Solution|DefineLoads|Apply|Structural|Displacement|OnNodes，彈出節(jié)點(diǎn)選擇對(duì)話框，要求選擇欲施加位移約束的節(jié)點(diǎn)。（13）單擊PickAll按鈕，選擇當(dāng)前選擇集中的所有節(jié)點(diǎn)，彈出ApplyU,ROTonNodes（在節(jié)點(diǎn)上施加位移約束）對(duì)話框，如圖所示?！?.3定義邊界條件并求解施加位移約束（14）選擇UX（X方向位移），軸對(duì)稱模型中X方向表示模型的徑向，即施加徑向約束。（15）單擊OK按鈕，ANSYS在選定節(jié)點(diǎn)上施加指定的位移約束。（16）單擊UtilityMenu|Select|Everything，選取所有圖元、單元和節(jié)點(diǎn)。（17）單擊菜單項(xiàng)UtilityMenu|Select|Entities，彈出SelectEntities對(duì)話框。（18）然后在第一個(gè)下拉列表中選擇Nodes。（19）在接下面的下拉列表中選擇ByLocation。（20）在位置選項(xiàng)中列出了位置屬性的三個(gè)可用項(xiàng)，單擊Ycoordinates單選按鈕使其選中，表示要通過(guò)Y坐標(biāo)來(lái)進(jìn)行選取。（21）在文本框中輸入用最大值和最小值構(gòu)成的范圍，輸入“208.8”，選擇鼓桶側(cè)邊上的節(jié)點(diǎn)。（22）單擊FromFull前的單選按鈕，表示從所有節(jié)點(diǎn)中進(jìn)行選取。（23）單擊OK按鈕，將符合要求的節(jié)點(diǎn)添入選擇集中。

§9.3定義邊界條件并求解施加位移約束（24）單擊MainMenu|Solution|DefineLoads|Apply|Structural|Displacement|OnNodes，彈出節(jié)點(diǎn)選擇對(duì)話框，要求選擇欲施加位移約束的節(jié)點(diǎn)。（25）單擊PickAll按鈕，選擇當(dāng)前選擇集中的所有節(jié)點(diǎn)，彈出ApplyU,ROTonNodes對(duì)話框。（26）選擇UY（Y方向位移），軸對(duì)稱模型中Y方向表示模型的軸向，即施加軸向約束。（27）單擊OK按鈕，ANSYS在選定節(jié)點(diǎn)上施加指定的位移約束。（28）單擊UtilityMenu|Select|Everything，選取所有圖元、單元和節(jié)點(diǎn)。（29）單擊菜單項(xiàng)UtilityMenu|Plot|Elements，在圖形窗口中將只顯示單元以及位移約束。如圖所示（30）單擊SAVE_DB按鈕，保存數(shù)據(jù)庫(kù)?！?.3定義邊界條件并求解施加離心載荷并求解輪盤除了承受葉片和其安裝邊的離心拉力外，還要承受由于高速旋轉(zhuǎn)對(duì)其產(chǎn)生的離心效果。葉片的總拉力作為集中載荷平均施加于盤的上邊緣。（1）單擊MainMenu|Solution|DefineLoads|Apply|Structural|Inertia|AngularVelocity，彈出ApplyAngularVelocity（施加角速度）對(duì)話框。（2）在GlobalCartesianY-comp（總體Y方向角速度分量）文本框中輸入“1191.11”，需要注意的是轉(zhuǎn)速是相對(duì)于總體笛卡兒坐標(biāo)系施加的，單位是弧度/秒。（3）單擊OK按鈕，施加轉(zhuǎn)速引起的慣性載荷。（4）單擊菜單項(xiàng)UtilityMenu|Select|Entities，彈出SelectEntities對(duì)話框。（5）然后在第一個(gè)下拉列表中選擇Nodes。（6）在接下面的下拉列表中選擇ByLocation。（7）在位置選項(xiàng)中列出了位置屬性的三個(gè)可用項(xiàng)，單擊Xcoordinate單選按鈕使其選中，表示要通過(guò)X坐標(biāo)來(lái)進(jìn)行選取?！?.3定義邊界條件并求解施加離心載荷并求解（8）在文本框中輸入用最大值和最小值構(gòu)成的范圍，輸入“243.85”，選擇輪盤上邊緣上的節(jié)點(diǎn)。（9）單擊FromFull前的單選按鈕，表示從所有節(jié)點(diǎn)中進(jìn)行選取。（10）單擊OK按鈕，將符合要求的節(jié)點(diǎn)添入選擇集中。（11）單擊UtilityMenu|Parameters|GetScalarData，彈出GetScalarData（提取數(shù)值參量）對(duì)話框，如圖所示。（12）在左邊列表框中選擇Modeldata（模型數(shù)據(jù)）項(xiàng)。（13）在右邊列表框中選擇Forselectedset（從選擇集）項(xiàng)。（14）單擊OK按鈕，彈出GetDataforSelectedEntityset（從選擇集中提取數(shù)據(jù)）對(duì)話框，如圖所示。（15）在Nameofparametertobedefined（變量名）文本框中輸入“No_Nodes”作為代表將要提取的數(shù)據(jù)的參變量?！?.3定義邊界條件并求解施加離心載荷并求解（16）在Datatoberetrieved（要提取的數(shù)據(jù)）域左邊的列表框中選擇Currentnodeset（當(dāng)前節(jié)點(diǎn)集）。（17）在右邊的列表框中選擇No.ofnodes（節(jié)點(diǎn)數(shù)目）。（18）單擊OK按鈕，則ANSYS會(huì)從數(shù)據(jù)庫(kù)中提取指定的數(shù)據(jù)，并以其值定義一個(gè)以指定變量名命名的參變量。（19）單擊MainMenu|Solution|DefineLoads|Apply|Structural|Force/Moment|OnNodes，彈出節(jié)點(diǎn)選擇對(duì)話框。（20）單擊PickAll按鈕，選擇當(dāng)前選擇集中的所有節(jié)點(diǎn)，并彈出施加集中力對(duì)話框（ApplyF/MonNodes），如圖所示。（21）在Directionofforce/mom（集中載荷方向）下拉列表中選擇FX（X方向）。（22）在Force/momentvalue（集中載荷數(shù)值）文本框中輸入“628232/NO_Nodes”，將總載荷平均施加于輪盤邊緣節(jié)點(diǎn)上。（23）單擊OK按鈕，ANSYS對(duì)模型施加載荷，關(guān)閉對(duì)話框。§9.3定義邊界條件并求解施加離心載荷并求解（24）單擊UtilityMenu|Select|Everything，選取所有圖元、單元和節(jié)點(diǎn)。（25）單擊菜單項(xiàng)UtilityMenu|Plot|Elements，在圖形窗口中將只顯示單元以及位移約束和施加的外載荷。如圖所示。（26）單擊SAVE_DB按鈕，保存數(shù)據(jù)庫(kù)。（27）單擊MainMenu|Solution|Solve|CurrentLS，彈出一個(gè)確認(rèn)對(duì)話框和狀態(tài)列表，要求查看列出的求解選項(xiàng)。（28）查看列表中的信息確認(rèn)無(wú)誤后，單擊OK按鈕。此后可能出現(xiàn)的警告對(duì)話框和一個(gè)確認(rèn)對(duì)話框。（29）警告提示有一個(gè)單元形狀超出了限制，不需理會(huì)，單擊確認(rèn)對(duì)話框的按鈕，ANSYS將開始求解。（29）求解完成后會(huì)彈出求解結(jié)束對(duì)話框。（30）單擊Close按鈕，關(guān)閉求解結(jié)束對(duì)話框?！?.4查看結(jié)果查看變形查看應(yīng)力求解完成后，就可以利用ANSYS程序生成的結(jié)果文件（對(duì)于靜力分析來(lái)說(shuō)就是Jobname.RST）進(jìn)行后處理，靜力分析中通常通過(guò)POST1后處理器已經(jīng)可以處理和顯示大多感興趣的結(jié)果數(shù)據(jù)。周向位移在軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)為零，但周向應(yīng)力卻是存在的，在ANSYS中用總體笛卡兒坐標(biāo)系的Z方向代表軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)的周向?！?.4查看結(jié)果_查看變形軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)的變形僅限于XY平面內(nèi)，在周向上軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)沒有變形，所以只能查看X方向位移變形（UX）和Y方向位移變形（UY）。（1）單擊菜單項(xiàng)MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|ContourPlot|NodalSolu，彈出ContourNodalSolutionData（等值線顯示節(jié)點(diǎn)解數(shù)據(jù)）對(duì)話框。（2）在Itemtobecontoured（等值線顯示結(jié)果項(xiàng)）域的左邊的列表框中選擇自由度解（DOFsolution）。（3）在右邊的列表框中選擇TranslationUX（X向位移），X向位移即為軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)的徑向位移。（4）單擊Def+undefedge（變形后和未變形輪廓線）單選按鈕，使其選中。（5）單擊OK按鈕，在圖行窗口中顯示出變形圖，包含變形前的輪廓線。如圖所示。圖中下方的色譜表明不同的顏色對(duì)應(yīng)的數(shù)值（帶符號(hào)）?！?.4查看結(jié)果_查看變形（6）單擊菜單項(xiàng)MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|ContourPlot|NodalSolu，彈出ContourNodalSolutionData對(duì)話框。（7）在右側(cè)的列表框中選擇Y方向位移（UY），即軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)的軸向位移。（8）單擊OK按鈕，圖形窗口顯示結(jié)構(gòu)的軸向變形圖，如圖所示?！?.4查看結(jié)果_查看變形（9）單擊菜單項(xiàng)MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|ContourPlot|NodalSolu，彈出ContourNodalSolutionData對(duì)話框。（10）在右側(cè)的列表框中選擇總位移（USUM）。（11）單擊OK按鈕，圖形窗口顯示結(jié)構(gòu)的總變形圖，如圖所示。§9.4查看結(jié)果_查看應(yīng)力軸對(duì)稱結(jié)構(gòu)的模型雖然是平面模型，但其Z向（周向）應(yīng)力卻是存在的且不可忽視。（1）單擊MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|ContourPlot|NodalSolu，彈出ContourNodalSolutionData（等值線顯示節(jié)點(diǎn)解數(shù)據(jù)）對(duì)話框。（2）在Itemtobecontoured（等值線顯示結(jié)果項(xiàng)）域的左邊的列表框中選擇Stress（應(yīng)力）。（3）在右邊的列表框中選擇X-directionSX（X方向）應(yīng)力。（4）單擊Defshapeonly（僅顯示變形后模型）單選按鈕，使其選中。（5）單擊OK按鈕，圖形窗口中顯示出X方向（徑向）應(yīng)力分布圖，如圖所示?！?.4查看結(jié)果_查看應(yīng)力（6）單擊MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|ContourPlot|NodalSolu，彈出ContourNodalSolutionData對(duì)話框。（7）在Itemtobecontoured（等值線顯示結(jié)果項(xiàng)）域的左邊的列表框中選擇應(yīng)力（Stress）。（8）在右邊的列表框中選擇Y-directionSY（Y方向）應(yīng)力，即軸向應(yīng)力。（9）單擊OK按鈕，圖形窗口中顯示出軸向應(yīng)力分布圖，如圖所示?！?.4查看結(jié)果_查看應(yīng)力（10）單擊MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|ContourPlot|NodalSolu，彈出ContourNodalSolutionData對(duì)話框。（11）在Itemtobecontoured（等值線顯示結(jié)果項(xiàng)）選擇域的左邊的列表框中選擇Stress（應(yīng)力）。（12）在右邊的列表框中選擇Z-directionSZ（Z方向）應(yīng)力，即周向應(yīng)力。（13）單擊OK按鈕，圖形窗口中顯示出周向應(yīng)力分布圖，如圖所示?！?.4查看結(jié)果_查看應(yīng)力（14）單擊MainMenu|GeneralPostproc|PlotResults|ContourPlot|NodalSolu，彈出ContourNodalSolutionData對(duì)話框。（15）在等值線顯示結(jié)果項(xiàng)（Itemtobecontoured）選擇域的左邊的列表框中選擇Stress。（16）在右邊的列表框中選擇vonMisesSEQV。（17）單擊Defshapeonly單選按鈕，使其選中。（18）單擊OK按鈕，圖形窗口中顯示出vonMises等效應(yīng)力分布圖，如圖所示。§9.5命令流輸入下面是本實(shí)例的輸入命令流，可以通過(guò)此命令流完成與GUI方式等效的分析?！?！”號(hào)后的文字為注釋。!設(shè)定分析文件名和分析標(biāo)題/FILNAME,CH09/TITLE,staticanalysisofcompressorstructure!進(jìn)入前處理器/PREP7ET,1,PLANE42!指定平面四節(jié)點(diǎn)四邊形單元PLANE42KEYOPT,1,3,1!指定單元行為方式為軸對(duì)稱MP,EX,1,1.15e5!定義材料屬性之楊氏模量為1.15e5MPaMP,PRXY,1,0.30782!定義材料屬性之泊松比為0.30782MP,DENS,1,4.48e-9!定義材料密度為4.48e-9噸/立方毫米!根據(jù)坐標(biāo)創(chuàng)建輪盤截面關(guān)鍵點(diǎn)K,1,226,208.8K,2,226,258.7K,3,157,258.7§9.5命令流輸入K,4,237.5,220.3K,5,229.2,220.3K,6,237.5,208.8K,7,126,276.7K,8,138,276.7K,9,102.5,263K,10,102.5,248.7K,11,237.5,273.8K,12,237.5,264.1K,13,135,248.7K,14,243.85,273.8K,15,243.85,254.8