1、实 验 一 ： 应 用 软 件 分 析 钢 板 的 应 力 及 变 形一、实验目的熟悉 ANSYS 软件的功能， 掌握应用 ANSYS 软件进行机械结构及其零部件的 静力学分析的方法。二、实验内容应 用 软 件 对 开 孔 钢 板 进 行 应 力 及 变 形 分 析 ， 即 分 析 结 构 的 静 载 荷 引起的变形、应力和应变。三、 ANSYS 软件功能、操作方式及用户界面1. ANSYS 软 件 功 能 是一种通用的有限元分析软件， 其以计算机为工具， 可以分析任意变形体以获得所有力学信息。ANSYS 包括三个部分：前处理模块、分析求解模块与后处理模块。前处理模块是一个强大的实体建模与网格
2、划分工具， 通过这个模块用户可以方 便地建立工程有限元模型。分析求解模块则对已建立好的模型在一定载荷与边界条件下进行有限元计算。后处理模块是对计算结果进行处理， 可以将结果用等值线、 梯度、 矢量、 粒子 流及云图等图形方式显示出来，也可以用图表、曲线的方式输出。2.ANSYS 的 操 作 方 式G UI（菜单）方式：即图形界面交互式，是 用鼠标在菜单（通用菜单或主 菜单上）进行选取，A NASYS 通常会弹出各种对话框，以完成各项操作。Co mand（命令）方式：是从命令输入窗口中中逐条输入 ANSYS 的命令进 行每一步操作。对一些常用且熟悉的命令，用该方式更为快捷。函数式： 也是从命令行
3、中输入， 将要完成的任务用 ANSYS 的命令方式写成一个文 本文件，只要读入该文件，程序就可以按文件中命令流自动完成全部的指令。3.ANSYS 的 用 户 界 面ANSYS 软件有友好的用户界面（ GUI） ，通过图形用户界面可以交互访问程 序的各种功能、命令等。A NSYS 的图形用户界面如图 1 所示，图形用户界面包 括 6 个窗口:(1) 实用菜单（应用命令窗口）:Utility M enue为 下 拉 式 菜 单 ， 其 中 包 括 各 种 应 用 命 令 ， 如 File（ 文 件 ） 、 Select（ 选 择 ） 、 List（列表） 、 PlotCtrls（图形控制） 、 W
4、orkPlane（工作平面 ） 、 Parameters（参数） 、 Macro（宏） 、 MenuCtrls（菜单控制）以及 Help（帮助）等。任何时候用户均可 访问次菜单。(2) 主 菜 单:Main Menue主菜单中包括各种功能命令， 包括前处理单元、 截面、 材料、 几何图形、 分 格等相关命令， 后处理模块的图标与列表命令， 以及分析模块的约束、 载荷、 分 析等命令。(3)工 具 栏: Toolbar在工具栏中，可以自行定义屏幕功能按键按钮，以提高工作效率。(4)输入窗口:Input Window图 1 ANSYS 的 用 户 界 面一般而言， 使用鼠标及菜单工作效率比较高，
5、而且不必记忆命令。 如果用户习惯输入命令的操作，可在输入窗口直接输入命令。(5 )图形窗口 :Graphics Window图形窗口是显示所有前后处理图形的窗口， 如同大多数 CAE 软件一样， ANSYS可以同时打开多个图形窗口，并可作各种缩放及位置安排。(6) 输出窗口: output Window进入图 1 中的输出窗口栏，会弹出输出界面，一切列表的结果都会显示在 其中， 在 Windows 环境下 ， 可以将输出窗口内任何数据 Mark（标记） 起来， 并 复制到其他文本处理软件，作进一步的操作。四、 实验步骤(一 ) ANSYS 分析准备工作1）指定新的工作文件名（Jobname ）
6、2）指定新的标题（T itle）3）指定新的工作目录（ Working Directory（ 二 ） 创 建 有 限 元 模 型1） 选择定义单元类型：2）单元的实常数3）定义材料属性（使用材料库文件）4）定义材料属性5）创建或读入几何模型6）划分单元网格模型（定义单元节点属性）7）模型检查并存储（ 三 ） 施 加 载 荷 并 求 解1）选择分析类型并设置分析选项2） 施加载荷,3）设定约束条件,求解（ 四 ） 查 看 分 析 结 果 查看结果，输出图形显示与数据列表显示。（a） 通用后处理模块 （POST1） ： 可用来查看整个模块或选定的部分模块 在 某 一 时 间 步 的 结 果 。 可
7、 以 获 得 等 值 线 显 示 、 变 形 形 状 以 及 检 查 与 解 释 分 析 结果和列表，也提供许多其他功能。（ b） 时 间 历 程 后 处 理 模 块 （ POST26） 时 间 历 程 后 处 理 器 可 用 于 查 看 模型 的 特 定 点 在 所 有 时 间 步 内 的 结 果 ， 可 获 得 结 果 数 据 对 时 间 或 频 率 关 系 的 图 形曲线与列表，还能从时间历程结果中生成谱响应。注 :实 验 一 详 细 步 骤 见 附 件 五、数据记录和整理要求完整记录开孔钢板的有限元分析的结果：1）几何建摸过程及结果2）前处理各种属性参数设置3）施加载荷及约束过程4）后
8、处理变形结果（图片）六、要求1写出实验报告。2回答思考题。 思 考 题1.ANSYS 软件包括哪几个模块？在有限元分析时，各能实现哪些功能。2. ANSYS 软件在分析工程问题有哪些优越性？3 试述 ANSYS 有限元分析的一般步骤。实 验 二 应 用 软 件 分 析 压 力 容 器 的 应 力 及 变 形一、实验目的熟悉 ANSYS 软件的功能， 掌握应用 ANSYS 软件进行机械结构及其零部件的 静力学分析的方法。二、实验内容应用软件对压力容器进行应力及变形分析， 即分析结构的静载荷引 起的变形、应力和应变。三、 ANSYS 软件功能、操作方式及用户界面 （同实验一）四 、 实 验 步 骤
9、注 : 实 验 二步 骤 见 附件 2五、数据记录和整理要求完整记录压力容器的有限元分析的结果：1）几何建摸过程及结果2）前处理各种属性参数设置3）后处理变形结果（图片）六、要求1写出实验报告。实 验 三 ： 应 用 软 件 分 析 单 自 由 度 系 统 的 固 有 频 率一、实验目的熟悉 ANSYS 软件的功能， 掌握应用 ANSYS 软件进行机械结构及其零部件的动 力力学分析的方法。二、实验内容应用 ANSYS 软 件 对 单 自 由 度 系 统 的 固 有 频 率 进行 分 析 ， 即 进 行 系 统 模 态 分析。三、 ANSYS 软件功能、操作方式及用户界面（见实验一）四 、 实验
10、的步骤（详见附件三） 五、数据记录和整理要求完整记录压力容器的有限元分析的结果：4）几何建摸过程及结果5）前处理各种属性参数设置6）后处理结果（列表显示）六、要求1写出实验报告。2. 回答问题思考题:ANSYS 能做哪些动力学分析内容?附 件 1：实 验 一 已知条 件 ：如图 1.1 所示带有 三个圆孔的钢板模型,板厚 20mm,板 的材料参数为:杨氏弹性模量 E=200GPa, 泊松比为 = 0.25 。 大圆孔半径为 3 0mm,倒 角半径为 50 mm,两个小圆 孔半径为 10 mm,倒角半径 为 20mm。 圆 孔 间 的 距 离 如 图 所 示 。 小 圆 孔 上 的 位 移 被
11、完 全 约 束 ， 大 圆 孔 下 端 作 用 有 向 下 方 的 集 中 力1000N。图 1.1 钢板 设定工作目录和文件名点击开始所有程序ans ys9.0ANSYS Product Launche,如 图 1 .2 所示， 会出一个如图 1 .3 所示窗 口，点击 file management， 设定工作目 录 （w orking directory） 和 j ob name， 然 后 ru n， 从下 次起， ansys 工作目 录就被设定在那里如图 1.4 所示。图 1 .2 启动 ANSYS 程序图 1.3 ANSYS Product Launche图 1 .4 设定工 作目录
12、界面(1) 建立几 何模型(i)定义一个矩形z 在主菜单中选择 Ansy s main menu PreprocessormodelcreateRectangleBy 2 Corners，弹出 图 1 .5， 所示的对话框。z 在 1 .5 对话框 中输入参数：x=0，y =0，W idth=80，H eight=100单 击 OK，在绘图区得到如图 1 .6 所示的 矩形。图 1 .5 生成 矩形对话框 图 1.6 矩形示意 图(ii) 建立实 体板在 建 立 圆面 积 之 前 ， 为 了 区 分 各 个 面 积 ， 首 先 将 不 同 的 面 积 用 不 同 颜 色 的 图 形 进 行 显
13、 示 ， 然 后 再 完成 圆弧边界与左侧直线边界。z 在实用菜单中选择 Plotctrls 、Nu mbering弹出如图 1.7 所示的对 话框，选中 A rea numbers 选项，再单击 OK 按钮完成任务。图 1.7 Plotctrls Number Control 对话 框 图 1 .8 绘制圆的 对话框z 在主菜单中选择选择 Preprocess ormodelingcreatCircle Circle Solid 弹出如图 1.8 所示的对 话框，在对话框中输入参数： x=80，y=50 ， Radius=50单击 Ap ply， 绘图区显示图 1 .9 所示图 形。图 1
14、.9 矩形和 大圆的示意图 图 1.10 矩形 和小圆的示意图z 继续在对话框中输入参数：x=0，y=20 ，Ra dius=20单击 Ap ply， 绘图区显示图 1 .10 所示 图形。z 再输入参数：x=0，y =20， Radius=20单击 Ap ply， 绘图区显示图 1 0.11 所示 图形。图 1.11 矩 形和第二小圆的示意图 图 1 .12 生成 小圆间的矩形的示意图z 建立一个矩形填充左侧两小圆之间的面积。 在主菜单 中选择 Preprocessor modelcreateRectangleBy 2 Corners 弹出如图 1.5 所示的对 话框，在对话框中输入如下参数
15、：x=-20，y=2 0，Radius= 20，W idth=20，H eight=60单击 OK 在绘图区得到如图 1 .12 所 示的图形z 存储 ANSYS 数据库文件ANSYS 数 据 库 是 用 于 保 存 在 建 模 求 解 时 的 数 据 ， 定 义 文 件 名 后 ， 单 击 工 具 条 SAVE_DB,存 储 名 称 为jobname.db(iii)布尔加法 运算 ,合并图形z 在主菜单中选取：An sys main menu PreprocessorOperateBooleansAddAreas弹出如图 1 .13 所示的框图 后， 用鼠标在绘图区选取各图形， 确认图 1
16、.14 中第 三栏中 Cout 项的显示为 5 时， 单击 OK 完成布尔加法运算，合并出图 1 .14 所 示的图形。图 1.13 布尔加法 运算对话框 图 1.14 布尔 加法运算结果（iV）生成空洞实体z 在主菜单中选择 Preproce ssormodelingcreatCircle Circle Solid，z 在对话框中输入：x=80，y=5 0， Radius=30单击 Ap ply 确认。z 在对话框中输入：x=0，y =20，R adius=10单击 Ap ply 确认。z 在对话框中输入：x=0，y=80 ，Ra dius=10 图 1.15 钢板与三 个孔洞圆 单击 Ap
17、 ply 确认。最后得到图 1.15（V）布尔减法运算除去圆实体z 在主菜单中选取 An sys main menu PreprocessorOperateBooleansSubtractAreas弹出图 1.16 所示对话框，选择框中 Pick，用鼠标 在绘图窗口中点击选取平板基体，单击 Apply 确认，再 选取三个圆实体，单击 OK 完成，所得结果如图 1.17 所示。z 在工具栏中点击 SA VE_DB 存盘。图 1 .16 图 1.17 布尔减法 运算生成孔洞圆实体(2)定义材料属性(i)选择单元类型z 在主菜单中选取 Preproce ssorElement TypesAddEdi
18、tDelete 得到 单元类型对话框，如图 1.18 所示。图 1 .18 单元 类型对话框z 在单元类型对话框图中点击添加按钮 A dd，弹 出图 1 .19 单 元单元库对话框。图 1 .19 单元 单元库对话框z 在单元库中选取 Solid82 单元，单击 OK 确认。（ii）选择分 析类型回到图 1 .18 中单击 Op tion 按钮， 出现 1 .20 所示 对话框， 在单元分析类型中选择 Plane stress， 再 在单 元输出选项中选择 Nodal stress，最后单击 OK图 1 .20 单元 分析类型对话框（iii ）定义模 型厚度z 主菜单中选取 Preproces
19、s or/Real Constans/Add/Edit/Delete 得到 添加实常数对话框。z 在实常数对话框中点击添加按钮 A dd。z 确认图中显示的所选单元类型正确后，单击 OK。在 Thickness 选项中输入 2 0，单 击 OK，关闭窗 口。(iv)定义材 料的力学参数z 在主菜单中选取 Preprocessor/Matereal Props/ Matereal Models/得 到定义材料属性对话框。如图 1.21 所示。图 1 .21 定义 材料属性对话框z 在定义材料属性对话框中选取 Isotropic (各向同性 材料 )，弹出图 1 .22 所示 窗口。 在图 1 .
20、22 所 示窗口中输入杨氏弹性模量与泊松比。EX=200Gpa, PRXY=0.25 单击 OK，关闭窗口。z 返回定义材料属性对话框图 1.22， 选取 Dencity（密度） ，弹 出图 所示窗 口，输入：DENS=7 .8544e3单击 OK，关闭窗口。图 1.22 定义材 料 密度对话框(3) 模型的网格划分z 采用几何实体模型创建有限元模型的过程叫网格划分（ meshing)z 1)选择所需分析的单元z 2）网格尺寸 进行控制（控制网格密度）z 3）划分前保 存几何模型，保存划分后的数据。z 单元控制方式：z SmartSize：智能网格划分 。 （1- 10 间 滚动，1 -最密，
21、1 0-最粗， 通常 4-8）z Global:总体 单元尺寸控制z 对网格进行细化：在较关键的区域细化，不清除已划好的网格。z 主菜单中选取 Preprocessormeshing mesh tool 弹 出 1.23 所示 对话框， 单击 Pick All， 对几何模型进行 网格划分，结果如图 1.24 所示。图 1.23 网格 划分工具菜单 图 1.24 划分 网格后的模型(4)施加载荷与约束(i)确定分析类型z 主菜单中选取 Solution/New Analysis,在其菜单中确定分析类型为 Static（ 静力分析） ， 如图 1.25 所 示，单击 OK。(ii)施加位移 约束z
22、 实用菜单中选取 Plot/Nodes 显示结点 如图 1.26 所 示。z 实用菜单中选取 Plot trl/Pan/Zoom/Rotate,得到图 1.27 所示视 角平移与缩放菜单。 单击图 1.27 菜单中的 Zoom 按钮， 再 用鼠标将图 1.26 左上角 圆 孔加以放大，如图 1.28 所示。 z主菜单中点击 Solution/Apply/Displacement/On Nodes 弹出与图 10.23 类似的 选择菜单。z 在选择菜单的第 2 栏中 单选 Circle， 再用鼠标由图 10.34 的 圆心开始划定圆形区域将小圆上所有 结点选取，然后单击选择菜单的 OK 按钮确认
23、，弹出如图 10.35 所示结 点约束对话框。图 1.25 分析类型对话框 图 1.26 显示计算 模型结点图 1.27 视角平移缩放 图 1.28 放大小圆孔 并选定结点z 在图 10.35 对 话框的 DOFs to be contranined 栏选取 All DOF 选 项，并单击 OK。z 同样约束左下角的小圆孔。 最后点击图 1.27 所 示的视角平移与缩放菜单的 Fit 填满 显示按钮， 得到图1.29 所示约 束后的模型网络结点图。图 1.29 施加 位移约束后模型的网格结点图 图 1.30 添加结点力后的模型图(ii)施加载荷 ：z 在主用菜单中点击 Solution、A p
24、ply、 Moment、On Nodes 弹出 类似图 1.30 所示的选择菜单。z 使用图 1.27 所示视角位移与缩放菜单 Zoom 按钮，放大图 1.30 中大圆孔 附近区域。z 选取大圆孔洞边界最下边的结点，单击选择菜单的 OK 按钮确认后，弹出所示添加集中力的对话框。z 在 Apply F？ M on Node 对 话框中， 将 Direction of force 、 mom 设置为 FY， 将 Force、 moment value设置为-100 0，单击 OK 按钮完成。(5)求解运算z 主菜单点击 Solution、Current LS（当 前载荷步） ， 弹出 STATUS
25、 Command 窗口，以及 Solve CurentLoadStep 对 话框。z 审核 STATUS Command 窗口内容无误后， 单击 Solve Current Load Step 对 话框的 OK 按钮开始计算， 计算完成后，程序会弹出图 10.31 所 示信息框，提示求解过程完成。（a）控制状态窗口 求解 完成信息框 图 1.31 求解 过程信息图(6)查看计算结果确定当 前数据为最后时间步的数据z 主菜单中点击通用后处理器 General Postproc、LastSet查看计 算模型在外力作用下的变形z 在菜单中点击 General Postproc、Pl ot Resul
26、t Deformed Shape弹出如图 1.32 所示的对话 框，其中：z Def shape only-仅显示 几何实体模型变形结果。z Def+underformed-同时 显示变形和未变形几何实体模型变形z Def+under edge 显示变形 后的几何实体模型和未变形几何实体模型边界在图 1.32 所 示的对话框中， 选择 Def+underformed， 单击 OK 按钮， 得到如图 1.33、 图 1.34 所示的变 形图。图 1.32 Plot Deformed Shape 对话框图 1.33 Def+underformed 变形图 图 1.34 Def+under edge
27、（iii ）查看计 算模型的等效应力分布情况z 在住菜单中点击 General Postproc/Plot Result/Nodel Solu 弹出的 对话框。在如图 1.35 所示的对话框 Item to be contoured 选 项中， 在左边菜单选择 Stress 选项， 在下边菜单选择von Mises Stress 选项。在 Item tobe plotted 选 项中， 确定选择 Def+underformed， 单击 OK 按钮， 得到等效应力分布结果如图1.36 所示， 其中红色表示应力大，蓝色表示应力小。图 1.35 等值 线（Co ntour Nodal Solutio
28、n）对话框 图 1.36 等 效应力分布图形（7 ）退出 ANSYSz 在实用菜单中选取 File Exit 或者在工 具栏中点击 QUIT 按钮， 弹出 1.37 所 示对话框z 在 Exit fromANSYS 对话 框中，选择 Save Everything 后，点击 OK 按钮，退出 ANSYS 程 序。图 1.37r r附 件 2实 验 二 已知条 件 ： 某立 式压力容器如图 2.1 所示 ， 其设计压力 p = 10MPa ， 在常温下工作， 材料为 16Mn ， 杨 氏 模 量 E = 210GPa ， 泊 松 比 = 0.3， 简 体 内 径 D1 = 3400mm ， 壁
29、厚 t1 = 110mm ， 球 形 封 头 内 半 径 R2 = 1720mm ， t2 = 70mm ， 简 体 削 边 长 度 l = 270mm ， 忽 略 自 重 ， 计 算 容 器 简 体 与 封 头 的 连 接 区 的 应 力 强度。该容器为回转体，可以用轴对称模型计算，取计算分析模型如图 2.2 所 示。t 222l ld1d1t 1t 1图 2.1 压力容器示 意图 图 2.2 对称分析模型分析步骤如下：（1 ）定义工 作文件名和工作标题定义工作 文件名 执行 Utility MenuFileChange Jobname 命令，在 弹出的 Change Jobname 对话框
30、中 输入 pressure vessel, 选择 New log and error files 复 选框，单击 OK 按钮。 定 义 工 作 标 题 执 行 Utility MenuFileChange Title 命 令 ， 在 弹 出 的 对 话 框 中 输 入 The Structural analysis of pressure vessel ,单击 OK 按钮。（2 ）设置计算类型Main MenuPreferences ,在出现 的对话框中选 structural,单击 OK 按钮。（3 ）定义单元类型及材料属性设置单元 类型 执行 Main MenuPreprocessorEl
31、ement typeAdd/Edit/Delete 命令，弹 出 Element Type 对 话框。 单击 Add 按钮， 弹出 Library of Element Type 对话框 ， 选择 Structural Solid 和 8node 82 选 项， 单击 OK 按钮。设置单元 选项 单击 Element Type 对话框下的 Option 按钮 ，弹出 PLANE82 element type options 对话框， 设置 K3 为 Axisymmetric（轴对称单元） ，如图 2.3 所示， 单 击 OK 按钮。单击 Close 按钮。图 2.3 定义 轴对称单元对话框设置
32、材料 属性 执行Ma in MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Models 命令， 弹 出 Define Material Models Behavior 窗口。 依 次双击 Material Models Available 列表 框中的 StructuralLinearElasticIsotropic 选项， 弹出 Linear Isotropic Properties for Materials Numberl 对话框。 输 入材料的杨氏模量为 2.1e11,泊松比 为 0.3， 单击 OK 按钮，完成材料属性的设置。(4) 建立几何模型生成压
33、力 容器的弧顶面 执行M ain MenuPreprocessor Modeling Create Areas CirclePartial Annulus 命令， 弹出 Part Annular Circ Area 对话框。 如图 2.4 所示依次 输 入： 输入圆心坐标， 圆内半径 1720， 扇形弧 面起始角， 圆外半径 1790， 扇形弧 面 起始角， 最后单击 OK 完成生成压力容器封头的模型， 如图 2.5 所示 。 在 坐 标 系 中 生 成 矩 形 截 面 执 行 Main MenuPreprocessor ModelingCreate Areas Rectangle ByDim
34、ensions 命 令 ， 弹 出 Create Rectangle by Dimensions 对 话 框 ， 如 图 2. 4 所 示 。 如 图 依 次 输 入 X1,X2X-Coordinates:1700,1810;Y1,Y2 Y-Coordinates:-270,-2500,单击 OK，生成如图 2.6 所示的 图形。打开点、 线、 面的编号显示 执 行Uti lity MenuPlotctrlsNumbering 命 令， 弹出 Plot Numbering Controls对话框。选择 Keypiont numbers、line numbers 和 Area numbers 复
35、选框，单击 OK 按钮。生成过度区域的面 执行M ain MenuPreprocessor Modeling Create Areas Arbitrary Through KPs 命令， 逆时针依次顺序选取两个以生成面之间的四个关键点 （8 ， 7， 1， 4),点击 OK， 生成的 几何图形如图 27 所示。图 2.4 设置 圆弧对话框 图 2.5 生成的容器 封头模型图 2.6 创建 矩形截面图 2.7 创建矩形截 面图 2.8 轴对称几何模型图（5 ）生成有 限元网络设置单元 尺寸1） 执行 Main MenuPreprocessor MeshingSize CntrlslinesPic
36、ked Lines 命令 ， 弹出 Element Sizes on 对话框， 鼠标选取沿厚度的四条线， 点击 OK， 弹出 Element Sizes on Picked Lines 对话框 ， 在 NDIV 栏填分割数4（设定厚度 方向的单元划分数） （见 图 2.9),单击 OK；2） 执行 Main MenuPreprocessor MeshingSize CntrlslinesPicked Lines 命令 ， 弹出 Element Sizes on 对话 框， 鼠标选取简体内、 外壁线 ， 点击 OK， 弹出 Element Sizes on Picked Lines 对话框 ，
37、在 NDIV 栏填分割 数60（设定简 体轴向方向单元的划分数） ，单击 OK；3） 执行 Main MenuPreprocessor MeshingSize CntrlslinesPicked Lines 命令 ， 弹出 Element Sizes on 对话 框， 鼠标选取封头内、 外壁线 ， 点击 OK， 弹出 Element Sizes on Picked Lines 对话框 ， 在 NDIV 栏填分割 数60 （ 设 定 球 封 头 轴 向 方 向 单 元 的 划 分 数 ） ， 单 击 OK ； 执 行 Main MenuPreprocessor MeshingSize Cntrl
38、slinesPicked Lines 命 令，弹出 Element Sizes on 对话框，鼠 标选取过渡段内、外壁线，点击 OK，弹出 Element Sizes on Picked Lines 对话框， 在 NDIV 栏 填分割数 10（设定过渡段轴向方向单元的划分数） ，单击 OK。图 2.9 划分 单元尺寸间隔对话框划分网 格 执行Ma in MenuPreprocessor MeshingMeshAreasMapped/3 or 4 sided 命令， 弹出 MeshAreas 对话框，鼠标依次选取每个面，单击 OK 按钮，完成网格划分，有限元网格如图图 2.10。图 2.10 有
39、限元网格 图 保 存 有 限 元 网 格 结 果 执 行 Utility MenuFileSave as 命 令 ， 弹 出 Save DataBase 对 话 框 ， 在 SaveDataBase to 下拉列表框中输入 mesh_vessel.db， 单击 OK。（6 ）施加约 束、载荷并求解 两 条 直 边 施 加 约 束 执 行 Main MenuSolutionDefine LoadsApply Structural DisplacementSymmetryOn Lines 命令， 弹出 Apply SYMM on lines 对话框，选取封头左边竖直边界和简体 下边界，单击 OK，
40、完成对称边界的输入。 施 加 载 荷 在 简 体 内 壁 施 加 10MPa 的 均 布 压 力 ， 执 行 Main MenuSolutionDefine Loads ApplyStructural pressureOn Lines，弹出 Apply PRES on lines 对话框， 依次选取整个结构的内壁，单击 OK，弹 出如图图 2.11 的对话框， 在 Load PRES value 处填 加 10e6，单 击 OK，完整的有限元模型如图 2.12 所示。图 2.11 施 加内压对话框求解 执 行Ma in MenuSolutionSolveCurrent LS，弹出 Solve
41、Current Load Step 对话框 ，单击 OK 按钮 完成求解。图 2.12 完整的有限元模型图图 2.13 容 器的应力强度云图（7 ）读取结 果显示应力 强度云图 执行Ma in MenuGeneral PostprocPlot Result Contour PlotNodal Solu 命令， 弹出 Contour Nodal Solution Data 对话框，选 择 Nodal SolutionDOF SolutionStress intensity 命令 ，单击 OK 按钮 ， 得到应力强度云图如图 2.13。其最大 应力强度发生在简体与过渡段结合处，最大值为 173MP
42、a。显示整体 应力强度分布 执行 Utility MenuPlotCtrlsstyleSymmetry Expansion2D-Axi Symmetric 命令， 弹出 2D Axi-Symmetric Expansion 对话 框， 选择 Full expansion 选 项 （见图 2.14） ， 单击 OK 按钮， 出现图 2.15。图 2.14 还原整体 轴对称结果对话框图 2.15 整 体结构的应力强度云图附 件 3实验三已知条件：如图 3.1 所示为单 自由度系统，弹簧刚度 k=1000kg/m,质量块的质量 m=1kg， 要求计算 系统的固有频率根据振 动学理论，在忽略阻尼的条件
43、下，系统的固有频率为f = 1 k = 1 10000 = 15.915Hz2 m 2 1分析步骤（1 ）改变工 作名z Utility MenuFileChange Jobname.弹出 如图 3.2 所示 的对话框， 在 “【/FILNA M】 ”文本框中输 入 example,单击“OK” 按钮。图 3.1 单自 由度系统 图 3 .2 改变工作名 对话框（2 ）.创建单 元类型：z 拾取菜单 Ma in MenuPreprocessorElement TypeAdd。 弹出如图 3.3 所示的对 话框， 单击 “Add”按钮 ； 弹出图 3 .3 右 侧所示的对话框， 在其左 侧列表中
44、选取 “Structural Mass”,在右 侧的列表中选取 “3D mass21”，单击“ Apply”按钮 ；z 再在左侧列表中选“Conbinati on”，在 右侧列表中选“ Springle-damper 14”，单击“OK ”按钮；单击左 侧对话框中的”Close“ 按钮。图 3.3 单元类型和 单元库对话框（3 ）.定义实 常数：z 拾取菜单 Ma in MenuPreprocessorRealConstants Add。 弹出如图 3 .4 所示的对话 框， 单击 “Add”按钮 ； 弹出的对话框的，选择“set 1”， 单击“OK” 按钮，在“ MASSX”文 本框中输入
45、1 ，单击“OK ”按 钮。z 返回图 3 .4 所 示的对话框， 单击 “Add”按钮， 在弹 出的对话框的， 选择 “type 2 Conbination14 ”， 单 击“OK”按 钮，弹出如图 3 .5 所示的 对话框，在“K”文本框中输入 1 0000，单击“OK ”按钮。z 返回图 3.4 所示的对话框，单击话框中的”C lose“按钮。于是定义了 MASS21 单元的质量为 1kg，Conbination14 单元的刚度 矩阵分别为 1 0000/m图 3 .4 定义实 常数对话框 图 3 .5 设置实 常数对话框（4 ）.创建节 点z 拾取菜单 Main MenuPreproc
46、essorModeling CreateNodesIn Active CS。弹出 如图 3.6 所示 的对话 框，在“NO DE”文本框中输入 1，在 “X，Y，Z ”文本对话框中分别输入 0,0,0，单 击“Ap ply” 按钮；z 在 “NODE”文本框中输入 2 ， 在 “X， Y， Z”文本对话框中分别输入 0.1,0,0， 单击 “OK”按钮。图 3 .6 创建结 点对话框（5 ）.创建单 元z 拾取菜单 Main MenuPreprocessorModelingCreat|Autonumbered Thru Nodes。弹出拾取窗口，拾取结 点 2， 单击拾 取窗口 的 “OK”按
47、钮。 于是在结点 2 处创建了一个单元， 用以模拟质量块， 其单元类型 号和实常数均为缺省值 1 。（6 ）.指定单 元属性z 拾取菜单 Main MenuPreprocessorModelingCreat|ElementElem Attributes。 弹出 如图 3.7 所示 的对话框， 选择下拉列表框“TYPE”为“2 COMBIN14”， 选择下拉列表框“REAL ”为 2 ，单击 “OK”按钮 。图 3 .7 单元 属性对话框（7 ）.创建单 元z 拾取菜单 Main MenuPreprocessorModelingCreat|Autonumbered Thru Nodes。弹出拾取
48、窗口，拾取结 点 1 和 2， 单 击拾取窗口的 “OK”按钮。 于是在结点 1 和 2 之间创建了一个单元， 用以模拟弹簧， 其 单元类型号和实常数均为 2 。（8 ）.施加约 束：z 拾取菜单 Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructuralDisplacement 0n Nodes. 弹出拾 取窗口， 拾 取结点 1，单 击 “OK”按钮 ,弹出如图 10.49 所示 的对话框，在“LAB 2”列表中选择“All DOF”， 单击“Ap ply“按钮；z 再次弹出拾取窗口，拾取结点 2，单 击“OK”按 钮，再次弹出如图 3.9 所 示的对话框，在“LAB 2” 列表中选择“UY、UZ、 ROTX、ROTY 、ROTYZ” ，单击“OK “按钮；图 3 .8 在结 点施加约束对话框 图 3.9 在结点施 加约束对话框（9 ）.指定分 析类型：z 拾取菜单 M ain MenuSolutionAnalysis TypeNew Analysis。 弹出如图 3 .10 所示 的对话框， 选择 “Type ofAnalysis “为“M odal”， 单击对 “OK”按钮。（10).指定分 析选项：z 拾取菜单 Main MenuSolutionAnalysis TypeNew Analysis option
