《现代设计方法》实验指导书.doc

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1、目 录第一部分 有限元实验一 有限元软件的基本使用实验二 一个悬臂梁的基本分析实验三 平面结构的静力分析 第二部分 优化设计第一部分 有限元软件与ANSYS1965年“有限元”这个名词第一次出现，到今天有限元在工程上得到广泛应用，经历了三十多年的发展历史，理论和算法都已经日趋完善。有限元的核心思想是结构的离散化，就是将实际结构假想地离散为有限数目的规则单元组合体，实际结构的物理性能可以通过对离散体进行分析，得出满足工程精度的近似结果来替代对实际结构的分析，这样可以解决很多实际工程需要解决而理论分析又无法解决的复杂问题。近年来随着计算机技术的普及和计算速度的不断提高，有限元分析在工程设计和分析中

2、得到了越来越广泛的重视，已经成为解决复杂的工程分析计算问题的有效途径，现在从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都已离不开有限元分析计算，主要表现在以下几个方面： 增加产品和工程的可靠性 在产品的设计阶段发现潜在的问题 经过分析计算，采用优化设计方案，降低原材料成本 缩短产品投向市场的时间 模拟试验方案，减少试验次数，从而减少试验经费国际上早在60年代初就开始投入大量的人力和物力开发有限元分析程序，但真正的CAE软件是诞生于70 年代初期，而近15 年则是CAE 软件商品化的发展阶段。目前流行的CAE分析软件主要有NASTRAN、ADINA、ANSYS、ABAQUS、MARC、COSMOS等。AN

3、SYS软件致力于耦合场的分析计算，能够进行结构、流体、热、电磁四种场的计算，已博得了世界上数千家用户的钟爱。以ANSYS为代表的有限元分析软件，不断汲取计算方法和计算机技术的最新进展，将有限元分析、计算机图形学和优化技术相结合，已经成为解决现代工程问题必不可少的有力工具。ANSYS在功能上非常强大，主要体现在前后处理能力，得到了大幅度的改进与扩充，使得ANSYS 在功能、性能、易用性可靠性以及对运行环境的适应性方面，基本上满足了用户的当前需求，帮助用户解决了成千上万个工程实际问题，同时也为科研尽心服务。ANSYS软件的优势体现在一下几点：1与CAD 软件的无缝集成为了满足工程师快捷地解决复杂工

4、程问题的要求，ANSYS 软件开发了和著名的CAD 软件（例如Pro/ENGINEER、Unigraphics、SolidEdge、SolidWorks、IDEAS、Bentley和AutoCAD等）的数据接口，实现了双向数据交换，使用户在用CAD软件完成部件和零件的造型设计后，能直接将模型传送到CAE软件中进行有限元网格划分并进行分析计算，及时调整设计方案，有效的提高分析效率。2极为强大的网格处理能力有限元法求解问题的基本过程主要包括：分析对象的离散化、有限元求解、计算结果的后处理三部分。结构离散后的网格质量直接影响到求解时间及求解结果的正确性与否。复杂的模型需要非常精确的六面体网格才能得到

5、有效的分析结果，另外由于许多工程问题求解过程中，模型的某个区域产生极大的应变，单元畸变严重，如果不进行网格重新划分将使求解中止或结果不正确，ANSYS凭借其对体单元精确的处理能力和网格划分自适应技术使其在实际工程应力方面具有很大的优势，受到越来越用户欢迎。3高精度非线性问题求解随着科学技术的发展，线性理论已经远远不能满足设计的要求，许多工程问题如材料的破坏与失效、裂纹扩展等仅靠线性理论根本不能解决，必须进行非线性分析求解，例如薄板成形就要求同时考虑结构的大位移、大应变（几何非线性）和塑性（材料非线性）；而对塑料、橡胶、陶瓷、混凝土及岩土等材料进行分析或需考虑材料的塑性、蠕变效应时则必须考虑材料

6、非线性。众所周知，非线性问题的求解是很复杂的，它不仅涉及到很多专门的数学问题，还必须掌握一定的理论知识和求解技巧，学习起来也较为困难。为此ANSYS 公司花费了大量的人力和物力开发适用于非线性求解的求解器，满足用户的高精度的非线性分析的需求。4强大的耦合场求解能力有限元分析方法最早应用于航空航天领域，主要用来求解线性结构问题，实践证明这是一种非常有效的数值分析方法。而且从理论上也已经证明，只要用于离散求解对象的单元足够小，所得的数值解就可足够逼近于精确值。现在用于求解结构线性问题的有限元方法和软件已经比较成熟，发展方向是结构非线性、流体动力学和耦合场问题的求解。例如由于摩擦接触而产生的热问题，

7、金属成形时由于塑性功而产生的热问题，需要结构场和温度场的有限元分析结果交叉迭代求解，即“热力耦合”的问题。当流体在弯管中流动时，流体压力会使弯管产生变形，而管的变形又反过来影响到流体的流动，这就需要对结构场和流场的有限元分析结果交叉迭代求解，即所谓“流固耦合”的问题。由于有限元的应用越来越深入，人们关注的问题越来越复杂，耦合场的求解成为用户迫切需求，ANSYS软件是迄今为止唯一能够进行耦合场分析的有限元分析软件。5程序面向用户的开放性ANSYS为了扩大自己的市场份额，满足用户的需求，在软件的功能、易用性等方面花费了大量的投资，由于用户的要求千差万别，不管他们怎样努力也不可能满足所有用户的要求，

8、因此必须给用户一个开放的环境，允许用户根据自己的实际情况对软件进行扩充，这些包括用户自定义单元特性、用户自定义材料本构（结构本构、热本构、流体本构）、用户自定义流场边界条件、用户自定义结构断裂判据和裂纹扩展规律等等。ANSYS的二次开发环境可以满足不同类型用户的需求。利用ANSYS软件，工程师可以构造非常复杂的模型，并将模型置于各种复杂环境下进行分析，有效评估设计的合理性，使设计达到最优化，减少实际检验所需的投资，有效的降低产品设计周期，提高利润。实验一 有限元软件的基本使用一、 实验目的 初步掌握有限元软件的基本使用方法 了解软件进行结构分析的基本功能 了解用户界面 掌握基本操作二、 实验设

9、备的基本配置 实验采用有限元分析软件ANSYS/ED版本 微机安装Windows 98, Windows NT4.0以上的操作系统。至少需要200兆硬盘，16MB内存。17”以上显示器，显示分辨率为1024X768。三、 实验步骤1、 启动ANSYS程序 单击“开始”按钮，选择“程序”，选择ANSYS/ED5.X 单击“Interactive”进入ANSYS交互式操作程序，出现初始窗口如图。 选择ANSYS产品 选择ANSYS的工作目录，ANSYS所有生成的文件都写入此目录下。 选择图形显示方式,如配置3D显卡，则选择3D。 设定初始工作文件名，缺省为上次运行的文件名，第一次为file。 设定

10、ANSYS工作空间及数据库大小。 选择Run 运行ANSYS。2、 ANSYS用户界面ANSYS软件提供友好的交互式的图形用户界面（GUI），通过GUI可以方便访问程序的各种功能、命令、联机文档和参考资料，并可以一步一步的完成整个分析，使ANSYS易学易用。ANSYS提供四种方法输入命令 菜单 对话框 工具杆 直接输入命令ANSYS有7个菜单窗口，功能如表1-1表1-1：菜单窗口窗口名称功能应用菜单包含文件管理、选择、显示控制、参数设置等功能。主菜单包含ANSYS的主要功能，分为前处理、求解、后处理等。输入显示提示信息，输入ANSYS命令，所有输入命令在此显示。注意：多数命令需要带符合命令格式

11、的参数。输出显示软件的文本输出，通常在其他窗口后面。图形显示由ANSYS创建或传递到ANSYS的图形。工具条将常用的命令制成工具条，方便调用。对话框用于完成操作或设定参数进行选取的窗口，提示输入数据或作出决定。3、 ANSYS基本操作ANSYS通过一些基本操作和选择具有不同功能的处理器模块来完成一个分析任务。ANSYS主菜单提供了完成一个工程分析所必须的处理器模块，它包括一个前处理器、一个求解器、两个后处理器和其他辅助处理器等。ANSYS常用的处理器及其功能、操作命令如表。表1-2：ANSYS常用的处理器处理器名称功能GUI命令前处理器建立有限元模型Main menuPreprocessor/

12、Prep7求解器加载及求解Main menuSolution/Solu通用后处理器显示特定载荷步的结果Main menuGeneral Postproc/Post1时间历程处理器显示连续载荷步的结果Main menuTimehistPostproc/Post26优化设计改进初始设计Main menuDesign Opt/OptAUX12产生热分析辐射矩阵Main menuRadiation Matrix/AUX12运行状态预测分析需要的CPU时间及硬盘空间等。Main menuRun Time Status/RunstANSYS使用统一的集中式数据库存储所有的模型数据和结果，模型数据包括实体模

13、型、有限元模型、材料特性等通过前处理器写入数据库，载荷和求解结果通过求解器写入数据库，后处理结果通过后处理器写入数据库，数据一写入数据库，可以被其他的处理器调用。ANSYS运行过程中以文件的形式保存数据，文件格式为文本文件和二进制文件格式，常见文件如下：表1-3：ANSYS常见文件类型文件扩展名文件格式含义DB二进制生成数据库文件EMAT二进制生成单元矩阵文件ERR文本生成运行错误和警告的信息文件FULL二进制集成整体刚度矩阵和质量矩阵GRPH二进制生成新的图形文件LOG文本生成命令流历程文件MODE二进制生成模态矩阵OUT文本生成输出文件RST二进制生成结构分析和耦合场分析的结果文件TRI二

14、进制生成三角化刚度矩阵ANSYS的文件操作： 保存文件n 以当前工作名保存，GUI方式：Utility MenuFileSave as jobname.dbn 换名保存，GUI方式：Utility MenuFileSave as,弹出的对话框中输入文件名。 恢复数据库文件n 恢复当前工作名数据库文件，GUI方式：Utility MenuFileResumen 恢复其他数据库文件，GUI方式：Utility MenuFileResume from 清楚当前数据库，GUI方式：Utility MenuFileClear&start new 读如命令流文件，GUI方式：Utility MenuFil

15、eRead input from4、 使用ANSYS帮助系统ANSYS的帮助系统包括所有命令解释和分析指南。帮助系统可以通过三种方式进入。 应用菜单中选取 在ANSYS程序组选取 StartProgramesANSYS5xHelp system 在任何对话框中选取Help5、退出ANSYS三种方式退出ANSYS： 菜单方式: Utility MenuFileExit 工具栏: 单击QUIT按钮 命令方式：输入窗口输入”/EXIT”四、 实验报告要求 记录ANSYS软件的使用过程实验二 一个悬臂梁的基本分析一、 实验目的 掌握有限元软件完成一个分析问题的基本过程。 独立完成一个悬臂梁的基本分析二

16、、 实验设备的基本配置a) 实验采用有限元分析软件ANSYS/ED版本b) 微机安装Windows 98, Windows NT4.0以上的操作系统。至少需要200兆硬盘，16MB内存。17”以上显示器，显示分辨率为1024X768。三、 实验步骤不同的问题有不同的分析方法，对多数问题而言，分析问题的基本步骤是相同的。一个典型的分析过程可以表示如下： 建立有限元模型 施加载荷及边界条件并求解 检验分析结果1. 建立有限元模型完成一个有限元分析需要把一个物理模型转化成一个合理的由节点和单元表达的数学模型。在ANSYS前处理模块中，可以完成模型的建立，该模型由节点、单元及其它物理特征构成。其主要过

17、程如下：1) 定义工作名称2) 定义标题名称3) 设定单位4) 定义单元类型5) 单元实常数6) 定义材料属性7) 创建有限元分析模型该过程及有关说明如表2-1：表2-1：建立有限元模型过程步骤操作方式说明定义工作名称GUI:Utility MenuFileChange jobname工作名是分析过程中所有生成文件的主名。只对在使用该命令后打开的文件有效，对使用该命令前打开的文件，如jobname.log,jobname.err无效定义标题名称GUI: Utility MenuFileChange title所有的图形显示及求解输出中包含定义的分析标题设定单位命令：/units除了磁场外，可以

18、使用任意单位制，输入数据要采用一致单位。定义单元类型GUI:Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete单元类型决定单元的自由度数及适用于2D或3D空间等属性。单元实常数GUI: Main MenuPreprocessorReal Constants单元实常数与单元类型的特性有关，用于补充必要几何信息和计算参数。定义材料属性GUI:Main MenuPreprocessorMaterial Props材料特性可以是线性或非线形，各向同性或各向异性等，可以直接输入材料数据或从材料库文件调入。创建有限元分析模型GUI:Main MenuPrepr

19、ocessorModeling or MeshingModeling区域的命令用于构建几何模型和直接生成有限元模型,Meshing区域中的命令用于网格剖分。2. 施加载荷及边界条件并求解ANSYS的加载和求解由求解器完成，在求解器中需要完成以下几步。 定义分析类型和分析选项 施加载荷 设定载荷步选项 求解1).定义分析类型和分析选项在ANSYS程序中，可以进行静态、模态、谐响应、瞬态、谱、特征值失稳和子结构等类型的分析。可以根据载荷条件和计算的响应选择分析类型。针对不同的分析类型，分析选项提供了许多具体的选择项。如：求解器选项、应力硬化选项和非线性选项等。 定义分析类型：GUI方式：Main

20、MenuSolutionNew Analysis 选择相应的分析选项命令：GUI方式：Main MenuSolutionAnalysis options注意：在第一次求解后，不能改变分析类型和分析选项。模型中使用的单元类型隐含了分析的学科类型（结构、热、磁场等）。2).施加载荷：载荷包括边界条件和作用载荷，边界条件一般有约束、边界场参数等，ANSYS中载荷大致可以分为自由度约束、集中载荷、分布载荷、体积载荷、惯性载荷、耦合场载荷六种。这些载荷大部分可以直接施加到关键点、线、面、体等几何元素构成的实体模型或由点和单元构成的有限元模型上。 施加载荷：GUI方式：Main MenuSolutionA

21、pply3).设定载荷步选项：载荷步选项是用于有关载荷步的选项，如载荷步、子步、时间等。ANSYS程序中，能够得到一个确定解的载荷配置，称之为一个载荷步。如：对于同时承受重力和压力的结构物，作为线性静力问题处理时，可以同时施加重力和压力载荷，作为一个载荷步求解。也可以把重力载荷作为第一个载荷步，压力载荷作为第二个载荷步，最后将两个解进行叠加。对瞬态动力学问题，一个载荷历程可以分成不同的载荷步可以得到不同阶段的结果。此外一个载荷步分为多个子步，每个子步代表一个步长，同时子步也称为时间步，代表一段时间。在瞬态分析和非线性分析中，使用子步用来提高分析精度和帮助收敛。ANSYS程序在瞬态分析中，时间代

22、表实际时间，在静态和稳态分析中，时间作为计数器表示载荷步和子步。 根据不同的分析类型，载荷步选项可有可无。设定载荷步选项，GUI方式：Main MenuSolutionTime/Frequence4).求解ANSYS使用求解命令从数据库中得到模型和载荷信息，计算结果，将结果写入结果文件和数据库文件。 对当前的载荷步求解，使用GUI方式：Main MenuSolutionCurrent LS 对多个的载荷步求解，使用GUI方式：Main MenuSolutionFrom LS file5).分析结果对完成的计算，ANSYS提供两个后处理器查看结果，一个是通用后处理器POST1，另一个是时间历程后

23、处理器 POST26POST1用于查看整体或部分模型在某一个子步的结果，可以得到等值线显示、变形形状、以及检查和解释分析结果的列表显示，同时提供误差估计等其它功能。/post1命令的使用GUI方式：Main MenuGeneral Postproc用于查看模型的特定点在整个或部分时间历程的结果。可以得到结果数据对时间或频率的关系的图形曲线和列表。同时提供数学运算等其它功能。/post26命令的使用GUI方式：Main MenuTimehist Postproc四、使用ANSYS软件完成一个基本分析根据以上的基本分析过程，下面完成一个简单的悬臂梁分析示例。1、问题说明：bhflzy一个悬臂梁，一

24、端固定，另一端受到集中载荷f的作用，计算最大应力和位移。材料为A3钢。截面的几何尺寸见图2.1。相关的材料常数和其它输入数据如下：材料常数：弹性模量EX=2e11pa 几何尺寸：l=100m, b=1m, h=2m 载荷：f=100n 图2.1:几何尺寸2、分析方案：这是一个简单的静力问题。有限元模型采用二维弹性梁单元beam3，需要输入的实常数为Area=bh；惯性矩Izz=bh3/12确定。梁固定端约束全部自由度，另一端施加集中载荷f。求解步骤：第一步、定义工作名称1、在ANSYS启动时选择Interactive2、在随后的设置中指定Jobname 为example, 单击Run按钮，进入

25、 ANSYS图形界面。第二步、定义标题名称1、选择菜单Utility MenuFileChange title2、在弹出的对话框中输入beam，单击“ok”。第三步、定义单位1、输入窗口中输入/units,si回车。(表示采用国际单位制，该步骤可以省略)。第四步、选择单元类型1、选择菜单Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete，出现Element Type对话框。2、单击Add，Library of element types对话框出现，在左边的滚动列表框点击structure beam，在右边的滚动列表框点击“2D elastic 3，

26、即beam3单元，单击“ ok”。第五步、定义单元实常数1、选择菜单Main MenuPreprocessorReal constants.2、单击Add，选中beam3单元，单击“ok”。3、第一个输入框中的数字是实常数的编号，选择默认值1。4、在弹出的对话框输入面积Area=2；惯性矩Izz=8/12，高度h=2，单击“ok”确定。第六步、定义材料属性1、选择菜单Main MenupreprocessorMaterial PropsConstant- Isotropic2、弹出输入框中的数字是材料属性的编号，选择默认值1，单击“ok”。3、弹出输入框中输入材料属性，弹性模型EX=2e11,

27、 单击“ok”。接着建立有限元模型，建立有限元分析模型可以采用先建立几何模型，再进行网格划分的方式，也可以直接建立节点和单元。这里采用第二种方式。第七步、生成节点1、选择菜单Main MenuPreprocessorsCreateNodesIn Active cs,在弹出的对话框输入node=1,x=0,y=0,z=0 ，单击“apply“2、弹出的对话框输入node=11,x=100,y=0,z=0，单击“ok“3、选择菜单Main MenuPreprocessorsCreateNodesFill between nds,出现点取对话框，用鼠标点取节点1和11，单击“ok“,弹出的对话框单击

28、“ok“，图形窗口出现11个节点如图2.2。图2.2: 生成节点第八步、生成单元1、 选择菜单Main MenuPreprocessorsCreateElmentsAuto numbered- thru nodes, 出现点取对话框，用鼠标点取节点1和2，单击“ok“,生成一个beam3单元。2、 选择菜单Main MenuPreprocessorsCopyElmentsAuto numbered, 出现点取对话框，用鼠标点取单元1，单击“ok“,弹出的对话框输入ITIME=10,NINC=1, 单击“ok“，图形窗口出现11个单元。第九步、保存数据库文件选择菜单Utility MenuSav

29、e as，保存对话框中输入example.db。第十步、定义分析类型和选项选择菜单Main MenuSolutionNew Analysis,弹出窗口中选择“Static”，单击“ok“,表示选择一个静态分析。第十一步、施加位移约束1、选择菜单Main MenuSolutionLoadsApplyDisplacementsOn nodes,出现点取对话框，用鼠标点取节点1，单击“ok“。2、弹出的对话框选择LAB2=ALL DOF, 单击“ok“.第十二步、施加集中载荷1、选择菜单Main MenuSolutionLoadsApplyForce/Momentson nodes,出现点取对话框，

30、用鼠标点取节点11，单击“ok“。2、弹出的对话框选择LAB=FY,VALUE=100, 单击“ok“.第十三步、求解1、选择菜单Main MenuSolutionCurrent LS.2、出现一个状态信息窗口，显示求解的相关信息，浏览后关闭窗口。3、单击“ok“，开始求解，对于这个静态问题，求解很快结束。4、弹出求解完成信息框，单击“close“.第十四步、进入后处理器检验分析结果1、进入通用后处理器，并读入结果选择菜单Main MenuGeneral PostprocRead ResultsFirst set2、绘制变形图，显示Y方向的位移选择菜单Main MenuGeneral Post

31、procPlot resultsNodal Solu，在弹出对话框中选择COMP中左边滚动框选择“DOF Solution”, 右边滚动框选择“Translation UY”, 单击“ok“.3、 列表显示节点的轴向应力选择菜单Main MenuGeneral PostprocList ResultsElement Solution，在弹出对话框中选择ITEM中左边滚动框选择“By Sequence Number”,右边滚动框选择“NMISC,1”,单击“ok“.4、列表显示反作用力选择菜单Main MenuGeneral PostprocList resultsReaction Solu，在

32、弹出对话框中选择Struct Force FY”, 单击“ok“.比较结果结果显示梁自由端出现最大位移，固定端出现最大应力和理论解保持一致。用ANSYS软件计算的结果和理论解的比较见表2-2。表2-2: 比较结果理论值ansys比率Y方向位移0.250e-30.250e-31轴向应力15000150001五、 实验报告要求1、 记录ansys软件进行分析的基本过程参考示例，改变参数如下：材料常数：弹性模量EX=2e11Pa 几何尺寸：l=1000m, b=1m, h=2m 载荷：f=500N2、完成分析，记录计算过程和应力、位移的结果，并存盘保存。实验三 平面结构的静力分析一、 实验目的 掌握

33、有限元软件进行结构静态分析方法。 掌握建立2D有限元模型。 掌握结构静态分析求解过程。 掌握结果后处理方法。二、 实验设备的基本配置 实验采用有限元分析软件ANSYS/ED版本 微机安装Windows 98, Windows NT4.0以上的操作系统。至少需要200兆硬盘，16MB内存。17”以上显示器，显示分辨率为1024X768。三、 实验步骤静力分析计算在固定不变载荷作用下结构的响应，不考虑惯性和阻尼的影响，静力分析可以是线性或非线性的，结构线性静力分析过程可以表示如下： 建立有限元模型 施加载荷及边界条件求解。 结果评价和检验分析1、建立有限元模型现今几乎所有的有限元分析模型都用实体模

34、型建模，类似于CAD，ANSYS以数学方式表达结构的几何形状，用于在里面填充节点和单元，还可以在几何模型边界上方便地施加载荷。但是，几何实体模型并不参与与有限元分析。所以施加在几何实体边界上的载荷或结束必须最终传递到有限元模型上，（节点或单元上）进行求解，由几何模型创建有限元模型的过程叫作网格划分（Meshing)2、工作平面工作平面（WP）是一个可移动的参考平面，Utility MenuWorkPlane3、2-D体素体素是指预先定义好的，具有共同形状的面或状创建2D体素：Main MenuPreprocessorModeling-Create4、布尔操作：是指几何图元进行组合计算。ANSY

35、S 的布尔操作包括Add,Subtract,Intersect,Divide,Glue ,以及Overlap，它们不仅适用于简单的体素中的图元，也适用于从CAD系统传入的复杂几何模型。使用布尔操作：Main MenuPreprocessorModeling-Create5、单元属性，材料属性，定义单元类型，定义实常数，网格划分，模型修正6、求解7、后处理四、结构静态分析问题描述这是一个单载荷步的结构静态分析的例子，一块带销孔的角铁如图所示，其左上端的销孔四周被全部结束住（焊接），右下端销孔下半周受压力作用，并假定为平面压力状态。通过这个例子使大家了解典型的ANSYS分析过程，包括建模，划分网络

36、，施加结束与载荷，求解，后处理等。图3.1: 几何尺寸问题详细说明角铁的几何尺寸如图3.1所示，材料为A3钢，相关的材料常数如下：杨氏模量：=2e11 psi，泊松比=0.27解题步骤第一步：指定jobname(可选）有两种方法来指定jobname： 在ANSYS启动时选择Interactive ,在ANSYS启动设置中直接指定jobname， 在ANSYS 系统中选取菜单Utility Menu :File Change Title 在弹出的对话框中输入jobname第二步：指定分析标题（可选）1选取菜单Utility MenuChange Title 2在弹出的对话框中输入“Comer B

37、racket”第三步：设置分析范畴1、选取菜单Main MenuProference2、单击Structure选项，使之为选中，然后单击OK。第四步:定义单元类型1、选取菜单Main Menu:PreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete,出现Element Type 对话框。2、单击ADD，Library of Element Types 对话框出现。3、在左边的滚动列表框中点击“Structural Solid”。4、在右边的滚动列表框中点击“Quad 8node 82”，即四边形八节点平面单元（PLANE82），单击OK。5在Library of ele

38、ment Types 对话框中点击Options ,在Options对话框的Element Behavior选项中选Plane stress with thickness。 6、关闭Library of element Types 对话框。第五步：定义实常数 1、选取菜单Main MenuPreprocessorReal Constants. 2、点击ADD，选中plane82，点“OK”3、点击Help可获取关于单元plane82的帮助4、选File Exit 退出帮助系统5、在第一个输入框的数字是该实常数集的编号，接受默认值16、在THK中输入0.013，即板的厚度，关闭所有对话框第六步：

39、定义材料常数1、选取菜单Main MenuPreprocessorMaterial Props Constant-Isotropic2、点OK，进下一个对话框3、在EX处输入2e114、在NUXY处输入.275、OK，关闭材料常数定义对话框接下去的第七步到第十八步为建立几何模型，在这儿用到了画矩形、圆，倒角，布尔运算以及工作平面等第七步：画矩形ANSYS 的建模采用两种方法：自顶向下和自底向上。比较好的方法是，将一个欲分析的模型分解成若干个ANSYS 的基本图元，如平面图形有：矩形，圆等，再通过某种布尔运算形成整个模型，针对这个问题，可以发现，整个模型是由矩形和圆组成，如图所示下面从画矩形开始

40、1、选取总体坐标原点（global origin）ANSYS 分析与坐标系无关，但是为了便于建模，ANSYS 提供了一个总体坐标系，我们要做的是把模型的哪一点作为原点，在这里，我们取左上角销孔的圆心为原点2、选取菜单Main MenuPreprocessorModeling -CreateDimensions3、在对应的输入框中键入X1=0 X2=0.015 Y1=-0.0025 Y2=0.00254、点APPLY 产生第一个矩形5、在输入框中键入X1=0.010 X2=0.015 Y1=-0.0025 Y2=-0.00756、点OK形成第二个矩形第八步：改变绘图控制上面我们建立了两个矩形的面

41、，他们以相同的颜色显示，如何来区分不同的面呢？ANSYS 可以用编号或颜色来区分。方法是1、选菜单Utility MenuPlotCtrlsNumbering 2、点击Area numbers 选项使之为ON3、点击OK，关闭对话框，自动重画绘图区域，可以看到两个面编号分别为A1，A2，并以不同的颜色显示第九步：保存数据库文件在使用ANSYS 程序时，经常保存数据是一个很好的习惯，操作很简单，选Toolbar SAVE_DB，保存的目的是为减少由于误操作而造成的重复工作量，因为，ANSYS的恢复操作能恢复到最后一次保存的状态第十步：将工作平面变为极坐标，产生第一个圆接下来是建立两个半圆，我们实

42、际上是画两个实心的圆，然后，通过波尔“加”运算，把圆和矩形合并起来1、选菜单Utility MenuPlotCtrlsPan ,Zoom ,Rotate 2、点取小圆点，把图形缩小ZOOM OUT 3、选菜单Utility MenuWork Plane Display Working Plane (toggle on )4、选菜单Utility MenuWorkPlane WP Settings 5、选中Polar ,Grid and Triad 6、在Snap inc 中输入17、OK，关闭对话框8、选取菜单Main MenuPreprocessor Modeling -CreateArea

43、-Circle Solid Circle 9、在WPX和WPY中输入010在Radius中输入1，OK第十一步：移动工作平面1、选菜单Utility MenuWorkPlaneOffset WP toKeypoints2、分别点取矩形A2的左下角和右下角3、选取菜单Main MenuPreprocessorModeling -CreateArea -Circle Solid Circle4、在WPX和WPY中输入05、在Radius中输入1，OK6、Toolbar:SAVE_DB第十二步 面的合并1、选取菜单 Main MenuPreprocessorModeling-OperateBoole

44、ans-AddAreas2、点pick all,对所有面合并3、Toolbar:SAVE_DB第十三步：产生倒角1、选菜单Utility MenuPlotctrlsNumbering2、选中Line Numbering3、OK，关闭对话框，自动重画绘图区，出现线段编号4、选菜单Utility MenuWorkplaneDisplay Working Plane(toggle off).5、选取菜单Main MenuPreprocessorModeling-CreateLines-Line Fillet6、点取线段17和87、OK，关闭拾取对话框8、在Fillet Radius中输入0.019、

45、OK，产生倒角弧线10、选菜单Utility MenuPlotLines第十四步：产生倒角区域的面1、选菜单Utility MenuPlotctrlsPan,Zoom,Rotate2、点击Zoom按钮。3、移动鼠标到倒角区域，按左键，移动鼠标形成一个框，再按左键，此选中框即为放大区域4、选取菜单Main MenuPreprocessorModeling-CreateArea-Arbitrary By Lines5、点取围成倒角区域的三条线L4，L5和L16、OK，产生倒角区域面7、在Pan,Zoom,Rotate对话框中点Fit，使整个图形正好显示在显示窗口内8、选菜单Utility MenuPlotAreas9、Toolbar:SAVE_DB第十五步：合并两个面1.选取菜单Main MenuPreprocessorModeling-OperateBooleans-AddAreas2、点pick all对所有面合并3、Toolbar:SAVE_DB第十六步：产生第一个销孔1、选菜单Utility MenuWorkplaneDisplay Working Plane(toggle on)2、选取菜单Main Me