8.2.2  GUI路径模式

8.2.2 GUI路径模式

1.设置分析标题

1）定义工作文件名：执行Utility Menu＞File＞Change Jobname命令，弹出如图8-2所示的Change Jobname对话框，在Enter new jobname文本框中输入Allen wrench，并将New Log and error files复选框勾选为Yes，单击OK按钮。

图8-2 Change Jobname对话框

2）定义工作标题：执行Utility Menu＞File＞Change Title命令，在Change Title对话框的Enter newtitle文本框中输入Static Analysis of an Allen Wrench，如图8-3所示，单击OK按钮。

图8-3 Change Title对话框

2.设置单位系统

1）在输入窗口命令行中单击，激活命令行文字输入。

2）输入“/UNITS，SI”命令，然后按＜Enter＞键。在此输入的命令会存储在历史缓冲区中，可通过单击输入窗口右侧的向下箭头访问。

3）选择菜单栏中的Parameters＞Angular Units命令，出现如图8-4所示的Angular Units for Parametric Functions对话框。

图8-4 Angular Units for Parametric Functions对话框

4）在Parametric functions下拉列表中选择单位为Degrees DEG，然后单击OK按钮。

3.定义参数

1）选择菜单栏中Parameters＞Scalar Parameters命令，打开Scalar Parameters对话框，如图8-5所示。在Select文本框中依次输入以下参数。

EXX=2.07E11

W_HEX=0.01

W_FLAT=0.0058

L_SHANK=0.075

L_HANDLE=0.2

BENDRAD=0.01

L_ELEM=0.0075

NO_D_HEX=2

TOL=25E-6

2）单击Close按钮，关闭Scalar Parameters对话框。

3）单击工具栏中的SAVE_DB按钮，保存数据文件。

图8-5 Scalar Parameters对话框

4.定义单元类型

1）执行主菜单中Main Menu＞Preprocessor＞Element Type＞Add/Edit/Delete命令，打开Element Types对话框，如图8-6所示。

2）单击Add按钮，打开Library of Element Types对话框，如图8-7所示。在Library of Element Types列表框中选择Structural Solid＞Brick 8 node 185选项，在Element type reference number文本框中输入1，单击OK按钮关闭Library of Element Types对话框。

图8-6 Element Types对话框

图8-7 Library of Element Types对话框

3）单击Element Types对话框中的Options按钮，打开SOLID185 element type options对话框，如图8-8所示。在Element technology K2下拉列表框中选择Simple Enhanced Str选项，其余选项采用系统默认设置，单击OK按钮关闭该对话框。

4）单击Add按钮，打开Library of Element Types对话框。在Library of Element Types列表框中选择Structural Solid＞Quad 4node 182选项，在Element type reference number文本框中输入2，单击OK按钮关闭Library of Element Types对话框。

5）单击Element Types对话框中的Options按钮，打开PLANE182 element type options对话框，如图8-9所示。在Element technology K1下拉列表框中选择Simple Enhanced Str选项，其余选项采用系统默认设置，单击OK按钮关闭该对话框。

6）单击Close按钮关闭Elemen tTypes对话框。

图8-8 SOLID185 element type options对话框

图8-9 PLANE182 element type options对话框

5.定义材料性能参数

1）执行主菜单中Main Menu＞Preprocessor＞Material Props＞Material Models命令，打开Define Material Model Behaviar对话框。

2）在Material Models Available列表框中依次选择Structural＞Linear＞Elastic＞Isotropic选项，打开Linear Isotropic Properties for Material Number1对话框，如图8-10所示。在EX文本框输入EXX，在PRXY文本框输入0.3，单击OK按钮关闭该对话框。

3）在Define Material Model Behaviar对话框中选择Material＞Exit命令，关闭该对话框。

6.创建模型

1）执行主菜单中Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Areas＞Polygon＞By Side Length命令，打开Polygon by Side Length对话框，如图8-11所示。在Number of sides文本框中输入6，在Length of each side文本框中输入W_FLAT，单击OK按钮关闭该对话框。

图8-10 Linear Isotropic Properties for Material Number1对话框

图8-11 Polygon by Side Length对话框

2）执行主菜单中Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Keypoints＞In Active CS命令，弹出Create Keypoints in Active Coordinate System对话框，如图8-12所示。

3）在Create Keypoints in Active Coordinate System对话框中的NPT Keypoint number文本框输入7，在X，Y，ZLocation in active CS文本框依次输入0，0，0。

4）单击Apply按钮会再次弹出Create Keypoints in Active Coordinate System对话框，在NPT Keypoint number文本框输入8，在X，Y，ZLocation in active CS文本框依次输入0，0，-L_SHANK。

5）单击Apply按钮会再次弹出Create Keypoints in Active Coordinate System对话框，在NPT Keypoint number文本框输入9，在X，Y，Z Location in active CS文本框依次输入0，L_HANDLE，-L_SHANK。单击OK按钮关闭该对话框。

图8-12 Create Keypoints in Active Coordinate System对话框

6）选择菜单栏中的PlotCtrls＞Window Controls＞Window Options命令，打开Window Op-tions对话框，如图8-13所示。

图8-13 Window Options对话框

7）在[/TRIAD]Location of triad下拉列表框中选择At top left选项，即在ANSYS窗口中左上显示整体坐标系，单击OK按钮关闭该对话框。

8）从菜单中选择Utility Menu＞PlotCtrls＞Pan，Zoom，Rotate命令，弹出移动、缩放和旋转对话框，单击视角方向为iso，可以在（1，1，1）方向观察模型，单击Close按钮关闭对话框。

9）选择菜单栏中PlotCtrls＞View Settings＞Angle of Rotation命令，打开Angle of Rotation对话框，如图8-14所示。在Angle in degrees文本框中输入90，在Axis of rotation下拉列表中选择Global Cartes X选项，其余选项采用系统默认设置，单击OK按钮关闭该对话框。

10）执行主菜单中Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Lines＞Lines＞Strainght lines。

11）连接点4和点1，点7和点8，点8和点9，使它们成为3条直线，单击OK按钮，如图8-15所示。

图8-14 Angleof Rotation对话框

图8-15 创建3条直线

12）从主菜单中选择Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Lines＞Line Fillet命令，弹出线拾取对话框。

13）拾取刚刚建立的8、9号线，然后单击OK按钮，弹出如图8-16所示的Line Fillet对话框。

14）在Fillet radius文本框中输入BENDRAD，单击OK按钮，完成倒角的操作。

15）选择Utility Menu＞PlotCtrls＞Numbering命令，会弹出Plot Numbering Controls对话框，勾选LINE Line numbers复选框，使其状态从Off变为On，其余选项采用默认设置，如图8-17所示，单击OK按钮关闭对话框。

图8-16 Line Fillet对话框

图8-17 Plot Numbering Controls对话框

16）执行菜单中Utility Menu＞Plot＞Areas命令。

17）执行主菜单中Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Operate＞Booleans＞Divide＞With Options＞Area by Line命令，弹出Divide Area by Line with Options对话框，拾取六边形面。单击OK按钮。

18）执行菜单中Utility Menu＞Plot＞Lines。拾取7号线，单击OK按钮，弹出如图8-18所示的Divide Area by Line with Options对话框。

19）在Subtracted lines will be下拉列表中选择Kept选项，其余选项采用系统默认设置，单击OK按钮关闭该对话框。得到的结果如图8-19所示。

图8-18 Divide Area by Line with Options对话框

图8-19 利用线划分面结果

20）执行菜单中Utility Menu＞Select＞Comp/Assembly＞Create Component命令，弹出如图8-20所示Create Component对话框。在对话框中的Component name文本框中输入BOTAREA，在Componentis made of下拉列表中选中Areas选项，单击OK按钮就完成了组件的创建。

图8-20 Create Component对话框

7.设置网格

1）执行主菜单中Main Menu＞Preprocessor＞Meshing＞Size Cntrls＞Manual Size＞Lines＞Picked Lines命令，弹出线拾取对话框，在文本框中输入“1，2，6”，然后单击OK按钮，弹出如图8-21所示的Element Sizes on Picked Lines对话框。

2）在No.of element divisions文本框中输入NO_D_HEX，然后单击OK按钮，完成3条线的网格划分。

3）执行主菜单中Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Elements＞Elem Attrib-utes命令，弹出如图8-22所示的Element Attributes对话框。在Element type number下拉列表中选择2 PLANE182选项，其余采取默认设置，单击OK按钮。

4）执行主菜单中Main Menu＞Preprocessor＞Meshing＞Mesher Opts命令，弹出如图8-23所示的Mesher Options对话框。在Mesher Type区域，选择划分类型为Mapped，然后单击OK按钮。

图8-21 Element Sizes on Picked Lines对话框

图8-22 Element Attributes对话框

图8-23 Mesher Options对话框

5）系统弹出如图8-24所示的Set Element Shape对话框，采取默认的Quad网格形状，单击OK按钮。

6）执行主菜单中Main Menu＞Preprocessor＞Meshing＞Mesh＞Areas＞Mapped＞3 or 4 sided命令，弹出面拾取对话框，单击Pick All按钮，完成面网格的划分。

图8-24 Set Element Shape对话框

7）执行主菜单中Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Elements＞Elem Attributes命令，弹出Element Attributes对话框。在Element type number下拉列表中选择1 SOLID185选项，其余采取默认设置，单击OK按钮。

8）执行主菜单中Main Menu＞Preprocessor＞Meshing＞Manual Size＞Size Cntrls＞Global＞Size命令，弹出如图8-25所示的Global Element Sizes对话框。

图8-25 Global Element Sizes对话框

9）在Element edge length文本框中输入L_ELEM，然后单击OK按钮。

10）选择Utility Menu＞PlotCtrls＞Numbering命令，会弹出Plot Numbering Controls对话框，勾选LINE Line numbers复选框，使其状态从Off变为On，其余选项采用默认设置，如图8-26所示，单击OK按钮关闭对话框。

11）单击菜单栏中Plot＞Lines命令，窗口会重新显示整体几何模型。

12）执行主菜单中Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Operate＞Extrude＞Areas＞Along Lines命令，弹出线拾取对话框，单击Pick All按钮。然后依次拾取8、10和9号线，单击OK按钮。完成的模型如图8-27所示。

图8-26 Plot Numbering Controls对话框

图8-27 拉伸模型

13）执行菜单中Utility Menu＞Plot＞Elements。

14）单击工具栏中的SAVE_DB按钮，保存数据文件。

15）执行菜单中Utility Menu＞Select＞Comp/Assembly＞Select Comp/Assembly命令，会弹出Select Component or Assembly对话框，连续单击OK按钮，接受默认的BOTAREA组件。(https://www.daowen.com)

16）执行主菜单中Main Menu＞Preprocessor＞Meshing＞Clear＞Areas命令，弹出面拾取对话框，单击Pick All按钮。

17）执行菜单中Utility Menu＞Select＞Everything命令。

18）执行菜单中Utility Menu＞Plot＞Elements命令。

8.施加载荷

1）执行菜单中Utility Menu＞Select＞Comp/Assembly＞Select Comp/Assembly命令，会弹出Select Component or Assembly对话框，连续单击OK按钮，接受默认的BOTAREA组件。

2）执行菜单中Utility Menu＞Select＞Entities命令，弹出拾取对话框，在顶部的下拉列表中选择Lines选项，在第二个下拉列表中选择Exterior选项，然后单击Apply按钮。

3）再次弹出拾取对话框，在顶部的下拉列表中选择Nodes选项，在第二个下拉列表中选择Attached to选项，单击Lines，all选项，最后单击OK按钮。

4）执行主菜单中Main Menu＞Solution＞Define Loads＞Apply＞Structural＞Displacement＞On Nodes命令，弹出节点拾取对话框，单击Pick All按钮，系统弹出如图8-28所示的Apply U，ROT on Nodes对话框。

5）在DOFs to be constrained下拉列表中选择ALL DOF选项然后单击OK按钮。

6）执行菜单中Utility Menu＞Select＞Entities命令，弹出拾取对话框，在顶部的下拉列表中选择Lines选项，单击Select All按钮，然后单击Cancel按钮。

执行菜单中Utility Menu＞Select＞Entities命令。

7）执行菜单中Utility Menu＞PlotCtrls＞Symbols命令，会弹出如图8-29所示的Symbols对话框。单击Boundary condition symbol栏中的All Applied BCs单选按钮，在Surface Load Symbols下拉列表中选择Pressures选项，在Show pres and convect as下拉列表中选择Arrows选项，然后单击OK按钮。

图8-28 Apply U，ROT on Nodes对话框

图8-29 Symbols对话框

9.在手柄上施加压力

1）执行菜单中Utility Menu＞Select＞Entities命令，弹出拾取对话框，在顶部的下拉列表中选择Areas选项，在第二个下拉列表中选择ByLocation选项，单击Y coordinates选项，在“Min，Max”栏中输入“BENDRAD，L_HANDLE”，单击Apply按钮。

2）然后单击X coordinates选项和Reselect选项，在“Min，Max”栏中输入“W_FLAT/2，W_FLAT”，单击Apply按钮。

3）在顶部的下拉列表中选择Nodes选项，在第二个下拉列表中选择Attached to选项，单击Areas，all选项和From Full选项，再单击Apply按钮。

4）在第二个下拉列表中选择By Location选项，单击Y coordinates选项和Reselect选项，在“Min，Max”栏中输入“L_HANDLE+TOL，L_HANDLE-（3.0∗L_ELEM）-TOL”，单击OK按钮。

5）执行菜单中Utility Menu＞Parameters＞Get Scalar Data命令，会弹出如图8-30所示的Get Scalar Data对话框。

图8-30 Get Scalar Data对话框

6）在Type of data to be retrieved下拉表框中选择Model Data选项，在右侧下拉列表框中选择For selected set选项，单击OK按钮。

7）在打开的Get Data for Selected Entity Set对话框中的Name of parameter to be defined文本框中输入minyval，在Data to be retrieved下拉列表框中依次选择Current node set＞Min Y co-ordinate选项，单击Apply按钮，如图8-31所示。

图8-31 Get Data for Selected Entity Set对话框

弹出Get Scalar Data对话框，在Type of data to be retrieved下拉表框中选择Model Data选项，在框中选择For selected set选项，单击OK按钮。

8）在打开的Get Nodal Results对话框中的Name of parameter to be defined文本框中输入maxyval，在Data to be retrieved下拉列表框中选择Current node set＞Max Y coordinate，单击OK按钮。

9）选择菜单栏中Parameters＞Scalar Parameters命令，打开Scalar Parameters对话框。在Select文本框中输入以下参数。

PTORQ=100/（W_HEX∗（MAXYVAL-MINYVAL））

10）单击Close按钮，关闭Scalar Parameters对话框。

11）执行主菜单中Main Menu＞Solution＞Define Loads＞Apply＞Structural＞Pressure＞On Nodes命令，弹出拾取对话框，单击Pick All按钮，系统弹出如图8-32所示的Apply PRES on nodes对话框。

12）在Load PRES value文本框中输入PTORQ然后单击OK按钮。

13）执行菜单中Utility Menu＞Select＞Everything命令。

14）执行菜单中Utility Menu＞Plot＞Nodes命令，显示模型的节点。

15）单击工具栏中的SAVE_DB按钮，保存数据文件。

16）执行主菜单中Main Menu＞Solution＞Load Step Opts＞Write LS File命令，系统弹出如图8-33所示的Write Load Step File对话框。

17）在Load step file number n文本框中输入1然后单击OK按钮。

图8-32 Apply PRES on nodes对话框

图8-33 Write Load Step File对话框

10.定义向下的压力

1）选择菜单栏中Parameters＞Scalar Parameters命令，打开Scalar Parameters对话框。在Select文本框中输入以下参数。

PDOWN=20/（W_FLAT∗（MAXYVAL-MINYVAL））

2）单击Close按钮，关闭Scalar Parameters对话框。

3）执行菜单中Utility Menu＞Select＞Entities命令，弹出拾取对话框，在顶部的下拉列表中选择Areas选项，在第二个下拉列表中选择By Location选项，单击Z coordinates选项和From Full选项，在“Min，Max”栏中输入“-（L_SHANK+（W_HEX/2））”，单击Apply按钮。

4）在顶部的下拉列表中选择Nodes选项，在第二个下拉列表中选择Attached to选项，单击“Areas，all”选项，再单击Apply按钮。

5）单击X coordinates选项和From Full选项，在“Min，Max”栏中输入“W_FLAT/2，W_FLAT”，单击Apply按钮。

6）在第二个下拉列表中选择By Location选项，单击Y coordinates选项和Reselect选项，在“Min，Max”栏中输入“L_HANDLE+TOL，L_HANDLE-（3.0∗L_ELEM）-TOL”，单击OK按钮。

7）从主菜单中Main Menu＞Solution＞Define Loads＞Apply＞Structural＞Pressure＞On Nodes命令，弹出拾取对话框，单击Pick All按钮，系统弹出Apply PRES on Nodes对话框。

8）在Load PRES value文本框中输入PDOWN，然后单击OK按钮。

9）执行菜单中Utility Menu＞Select＞Everything命令。

10）执行菜单中Utility Menu＞Plot＞Nodes命令，显示模型的节点，结果如图8-34所示。

11）单击工具栏中的SAVE_DB按钮，保存数据文件。

12）执行主菜单中Main Menu＞Solution＞Load Step Opts＞Write LS File命令，系统弹出Write Load Step File对话框。

13）在Load step file numbern文本框中输入2，然后单击OK按钮。

14）单击工具栏中的“SAVE_DB”按钮，保存数据文件。

11.求解

1）执行主菜单中Main Menu＞Solution＞Solve＞From LS Files命令，系统弹出如图8-35所示的Solve Load Step Files对话框。

图8-34 施加载荷

图8-35 Solve Load Step Files对话框

2）在Starting LS file number文本框中输入1，在Ending LS file number文本框中输入2，然后单击OK按钮，开始求解。

3）求解完成后打开如图8-36所示的提示求解完成对话框。

4）单击Close按钮，关闭提示求解完成对话框。

图8-36 提示求解完成

12.读取第一个载荷步计算结果

1）执行主菜单中Main Menu＞General Postproc＞Read Results＞First Set命令，读取第一个载荷步计算结果。

2）执行主菜单中Main Menu＞General Postproc＞List Results＞Reaction Solu命令，系统弹出图8-37所示的List Reaction Solution对话框。单击OK按钮接受默认的显示所有选项。列表显示的计算结果如图8-38所示。

图8-37 “List Reaction Solution”对话框

图8-38 节点结果

3）执行菜单中Utility Menu＞PlotCtrls＞Symbols命令，会弹出Symbols对话框。单击Boundary condition symbol栏中的None选项，然后单击OK按钮。

4）执行菜单中Utility Menu＞PlotCtrls＞Style＞Edge Options命令，会弹出如图8-39所示的Edge Options对话框。选择Element outlines for non-contour/contour plots下拉列表中的Edge Only/All选项，然后单击OK按钮。

5）执行主菜单中Main Menu＞General Postproc＞Plot Results＞Deformed Shape命令，弹出如图8-40所示的对话框，在KUND Items to be plotted中选择Def+undeformed单选按钮，单击OK按钮。物体变形图如图8-41所示。

图8-39 “List Reaction Solution”对话框

图8-40 Plot Deformed Shape对话框

6）执行菜单中Utility Menu＞PlotCtrls＞Save Plot Ctrls命令，会弹出如图8-42所示的Save Plot Controls对话框。在Save plot ctrls on file文本框中输入pldisp.gsa，然后单击OK按钮。

7）选择菜单栏中PlotCtrls＞View Settings＞Angle of Rotation命令，打开Angle of Rotation对话框。在Angle in degrees文本框中输入120，在Relative/absolute下拉列表中选择Relative angle选项，在Axis of rotation下拉列表框中选择Global Cartes Y选项，其余选项采用系统默认设置，单击OK按钮关闭该对话框。

图8-41 物体变形图

图8-42 Save Plot Controls对话框

8）执行主菜单中Main Menu＞General Postproc＞Plot Results＞Contour Plot＞Nodal Solu命令，打开如图8-43所示的Contour Nodal Solution Data对话框。选择Stress和Stress intensity选项，单击OK按钮。得到的应力强度如图8-44所示。

图8-43 Contour Nodal Solution Data对话框

图8-44 应力强度分布云图

9）执行菜单中Utility Menu＞PlotCtrls＞Save Plot Ctrls命令，会弹出Save Plot Controls对话框。在Selection box文本框中输入plnsol.gsa，然后单击OK按钮。

13.读取第二载荷步计算结果

1）执行主菜单中Main Menu＞General Postproc＞Read Results＞Next Set命令，读取第二个载荷步计算结果。

2）执行主菜单中Main Menu＞General Postproc＞List Results＞Reaction Solu命令，系统弹出List Reaction Solution对话框。单击OK按钮接受默认的显示所有选项。列表显示的计算结果如图8-45所示。

3）执行菜单中Utility Menu＞PlotCtrls＞Restore Plot Ctrls命令，会弹出Restore Plot Controls对话框。在Selection box文本框中输入plnsol.gsa，然后单击OK按钮。得到结果如图8-46所示。

4）执行主菜单中Main Menu＞General Postproc＞Plot Results＞Contour Plot＞Nodal Solu命令，打开Contour Nodal Solution Data对话框。选择Stress和Stress intensity选项，单击OK按钮。得到的应力强度如图8-47所示。

图8-45 节点结果

图8-46 物体变形图

14.放大横截面

1）执行菜单中Utility Menu＞WorkPlane＞Offset WP by Increments命令，打开如图8-48所示的Offset WP对话框。

图8-47 应力强度分布云图

图8-48 Offset WP对话框

2）在移动栏中，在“X，Y，Z”文本框中输入“0，0，-0.067”，单击OK按钮。

3）执行菜单中Utility Menu＞PlotCtrls＞Style＞Hidden Line Options命令，打开如图8-49所示的Hidden-Line Options对话框。在Type of Plot下拉列表中选择Capped hidden选项，在Cutting plane is下拉列表中选择Working plane，然后单击OK按钮。

图8-49 Hidden-Line Options对话框

4）执行菜单中Utility Menu＞PlotCtrls＞Pan-Zoom-Rotate命令，打开如图8-50所示的Pan-Zoom-Rotate工具对话框。

5）单击WP按钮，拖动Rate滑动条到10，然后多次单击按钮，直到截面清晰显示。得到的结果如图8-51所示。

图8-50 “Pan-Zoom-Rotate”工具对话框

图8-51 放大截面云图