12.2.2  GUI模式

12.2.2 GUI模式

1.前处理（建模及分网）

1）定义工作标题：依次执行Utility Menu＞File＞ChangeTitle命令，弹出Change Title对话框，在Enter new title文本框输入FREE VIBRATION WITH COULOMB DAMPING，如图12-2所示，然后单击OK按钮。

图12-2 Change Title对话框

2）定义单元类型：依次执行Main Menu＞Preprocessor＞Element Type＞Add/Edit/Delete命令，弹出Element Types对话框，如图12-3所示，单击Add按钮，弹出Library of Element Types对话框，在左面下拉列表框中选择Combination选项，在右面的下拉列表框中选中Combination 40选项，如图12-4所示，单击OK按钮，回到图12-3所示的对话框。

图12-3 Element Types对话框

图12-4 Library of Element Types对话框

3）定义单元选项：在图12-3所示的对话框中单击Options按钮，弹出COMBIN40 ele-ment type options对话框，如图12-5所示，在Element degree（s） of freedom K3下拉列表中选择UX，在Mass location K6下拉列表中选择Mass at node J，如图12-5所示，单击OK按钮，回到图12-3所示的对话框。单击Close按钮关闭该对话框。

4）定义第一种实常数：依次执行Main Menu＞Preprocessor＞Real Constants＞Add/Edit/Delete命令，弹出Real Constants对话框，如图12-6所示，单击Add按钮，弹出Element Type for Real Constants对话框，如图12-7所示。

5）在如图12-7所示的对话框中选取Type 1 COMBIN40选项，单击OK按钮，出现Real Constants Set Number 1，for COMBIN40对话框，在Spring constant K1文本框中输入10000，在Mass M文本框中输入10/386，在Limiting sliding force FSLIDE文本框中输入1.875，在Spring const（par to slide）K2文本框中输入30，如图12-8所示，单击“OK”按钮。接着单击“Real Constants”对话框的“Close”按钮关闭该对话框，退出实常数定义。

图12-5 COMBIN40 element type options对话框

图12-6 Real Constants对话框

图12-7 Element Type for Real Constants对话框

图12-8 Real Constants Set Number1for COMBIN40对话框

6）创建节点：依次执行Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Nodes＞In Active CS命令，弹出Create Nodes in Active Coordinate System对话框。在NODE Node number文本框中输入1，如图12-9所示。在“X，Y，Z Location in active CS”文本框中输入“0、0、0”，单击Apply按钮。

图12-9 Create Nodes in Active Coordinate System对话框

7）在Create Nodes in Active Coordinate System对话框中的NODE Node number文本框中输入2，在X，Y，Z Location in active CS文本框中输入“1、0、0”，单击OK按钮，屏幕显示如图12-10所示。

8）打开节点编号显示控制：依次执行Utility Menu＞PlotCtrls＞Numbering命令，弹出Plot Numbering Controls对话框，勾选NODE Node numbers复选框使其显示为On，如图12-11所示，单击OK按钮。

图12-10 节点显示

图12-11 Plot Numbering Controls对话框

9）执行菜单中Utility Menu＞PlotCtrls＞Window Controls＞Window Options命令，弹出Window Options对话框，在Location of triad下拉列表中选择At top left选项，如图12-12所示，单击OK按钮关闭该对话框。

10）定义梁单元属性：依次执行Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Elements＞Elem Attributes命令，弹出Elements Attributes对话框，在Element type number下拉列表中选择1 COMBIN40选项，在Real constant set number下拉列表中选择1，如图12-13所示。

图12-12 Window Options对话框

图12-13 Elements Attributes对话框

11）创建梁单元：依次执行Main Menu＞Preprocessor＞Modeling＞Create＞Elements＞Au-to Numbered＞Thru Nodes命令，弹出Elements from Nodes拾取菜单。用鼠标在屏幕上拾取编号为1和2的节点，单击OK按钮，屏幕上在节点1和节点2之间出现一条直线。此时屏幕显示如图12-14所示。

2.建立初始条件。

定义初始位移和速度：依次执行Main Menu＞Preprocessor＞Loads＞Define Loads＞Apply＞Initial Condit’n＞Define命令，弹出Define Initial Conditions拾取菜单，用鼠标在屏幕上拾取编号为2的节点，单击OK按钮，弹出Define Initial Conditions对话框，如图12-15所示，在Lab DOF to be specified下拉列表中选择UX，在VALUE Initial value of DOF文本框中输入-1，在VALUE2 Initial velocity文本框中输入0，单击OK按钮。

图12-14 单元模型

图12-15 Define Initial Conditions对话框

注意：

如果在Main Menu＞Preprocessor＞Loads＞Define Loads＞Apply路径下没有找到Initial Condit′n项，可以先选择Main Menu＞Solution＞Unabridged Menu路径显示所有可能的菜单，然后再执行Main Menu＞Preprocessor＞Loads＞Define Loads＞Apply＞Initial Condit′n＞Define命令。另外，定义初始位移和初始速度还有一条路径：Main Menu＞Solution＞Define Loads＞Apply＞Initial Condit′n＞Define，它跟上面的做法是完全等效的。

3.设定求解类型和求解控制器。

1）定义求解类型：执行菜单中Main Menu＞Solution＞Analysis Type＞New Analysis命令。弹出New Analysis对话框，选中Transient单选按钮，如图12-16所示，单击OK按钮，弹出Transient Analysis对话框，如图12-17所示，在Solution method中选择Full单选按钮（通常它也是默认选项），单击OK按钮。

图12-16 New Analysis对话框

图12-17 Transient Analysis对话框

2）设置求解控制器：执行菜单中Main Menu＞Solution＞Analysis Type＞Sol’n Controls命令，弹出Solution Controls对话框（求解控制器），如图12-18所示，在Time at end of loadstep文本框中输入0.2025，在Automatic time stepping下拉列表中选择Off选项，在Time controls下面选择Number of substeps单选按钮，在Number of substeps文本框中输入404，在Write Items to Results File下面选择All solution items，在Frequency下拉列表中选择Write ev-ery substeps选项。

图12-18 Solution Controls对话框（Basic选项卡）

3）在图12-18所示的对话框中，单击Nonlinear标签，弹出Nonlinear选项卡如图12-19所示。

图12-19 Solution Controls对话框（Nonlinear选项卡）

4）在Nonlinear选项卡中单击Set convergence criteria按钮，弹出Nonlinear Convergence Criteria对话框，如图12-20所示。

5）单击Replace按钮，弹出Nonlinear Convergence Criteria对话框，如图12-21所示，在Lab Convergence is based on右面的第一下拉列表框中选择Structural选项，在第二下拉列表框中选择Force F选项，在VALUE Reference value of lab文本框中输入1，在TOLER Toler-ance about VALUE文本框中输入0.001，其他保持默认设置，单击OK按钮，返回到图12-20所示的工具框，单击Close按钮，返回到图12-19所示的选项卡，单击OK按钮。

图12-20 Nonlinear Convergence Criteria对话框（1）(https://www.daowen.com)

图12-21 Nonlinear Convergence Criteria对话框（2）

4.设定其他求解选项

1）关闭优化设置：执行菜单中Main Menu＞Solution＞Unabridged Menu＞Load Step Opts＞Solution Ctrl命令，弹出Nonlinear Solution Controls对话框，在Solution Control后面勾选Off复选框，如图12-22所示，单击OK按钮。

图12-22 Nonlinear Solution Controls对话框

2）设置载荷和约束类型（阶跃或者倾斜）：执行菜单Main Menu＞Solution＞Load Step Opts＞Time/Frequenc＞Time and Substps命令，弹出Time and Substeps Options对话框，如图12-23所示，在Stepped or ramped b.c.后面选择stepped单选按钮，其他保持默认，设置单击OK按钮。

图12-23 Time and Substeps Options对话框

5.施加载荷和约束

执行菜单中Main Menu＞Solution＞Define Loads＞Apply＞Structural＞Displacement＞On Nodes命令，弹出Apply U，ROT on Nodes拾取菜单，用鼠标在屏幕上拾取编号为1的节点，单击OK按钮，弹出Apply U，ROT on Nodes对话框，在Lab2 DOFs to be constrained后面的下拉列表中选择UX，如图12-24所示，单击OK按钮。

图12-24 Apply U，ROT on Nodes对话框

6.瞬态求解

1）瞬态分析求解：执行菜单中Main Menu＞Solution＞Solve＞Current LS命令，弹出/STATUS Command信息提示栏和Solve Current Load Step对话框。浏览信息提示栏中的信息，如果无误，则单击File＞Close按钮将其关闭。单击Solve Current Load Step对话框中的OK按钮，开始求解。

2）当求解结束时，会弹出Solution is done的提示框，单击OK按钮。此时屏幕显示求解迭代进程，如图12-25所示。

图12-25 求解迭代进程

3）退出求解器：执行菜单中Main Menu＞Finish命令。

7.观察结果（后处理）

1）进入时间历程后处理：执行菜单中Main Menu＞TimeHist PostPro命令，弹出如图12-26所示的Time History Variables-Grain.rst对话框，里面已有默认变量时间（TIME）。

图12-26 Time History Variables-Grain.rst对话框

2）定义位移变量UX：在如图12-26所示的对话框中单击左上角的按钮，弹出Add Time-History Variables对话框，连续选择Nodal Solution＞DOF Solution＞X-Component of displacement，选项如图12-27所示，在Variable Name文本输入UX_2，单击OK按钮。

3）弹出Node for Data拾取菜单，如图12-28所示，在拾取菜单文本框中输入2，单击OK按钮，返回到Time History Variables对话框，不过此时变量列表里面多了一项UX变量。

图12-27 Add Time-History Variables对话框

图12-28 Node for Data拾取菜单

4）定义应力变量F1：在如图12-26所示的对话框中单击左上角的按钮，弹出如图12-27所示对话框，在该对话框中连续选择Element Solution＞Miscellaneous Items＞Summa-ble data（SMISC，1）选项，弹出Miscellaneous Sequence Number对话框，如图12-29所示。在Sequence number SMIS后面输入1，单击OK按钮。返回到如图12-30所示的Add Time-History Variable对话框，在Variable Name文本框中输入F1，单击OK按钮。

图12-29 Miscellaneous Sequence Number对话框

图12-30 Add Time-History Variable对话框

5）弹出Element for Data拾取菜单，在文本框中输入1（或者用鼠标在屏幕上拾取单元），单击OK按钮，弹出Node for Data拾取菜单，在输入框中输入1（或者用鼠标在屏幕上拾取编号为1的节点），单击OK按钮，返回Time History Variables-Grain.rst对话框，不过此时Variable List下增加了两个变量：UX和F1，如图12-31所示。

图12-31 Time History Variables-Grain.rst对话框

6）设置坐标1：执行菜单中Utility Menu＞PlotCtrls＞Style＞Graphs＞Modify Grid命令，弹出Grid Modifications for Graph Plots对话框，在Type of grid下拉列表中选择X and Y lines选项，如图12-32所示，单击OK按钮。

图12-32 Grid Modifications for Graph Plots对话框

7）设置坐标2：执行菜单中Utility Menu＞PlotCtrls＞Style＞Graphs＞Modify Axes命令，弹出Axes Modifications for Graph Plots对话框，在Y-axis label文本框中输入DISP，如图12-33所示，单击OK按钮。

8）设置坐标3：执行菜单中Utility Menu＞PlotCtrls＞Style＞Graphs＞Modify Curve命令，弹出Curve Modifications for Graph Plots对话框，如图12-34所示，在Thickness of curves下拉列表中选择Double选项，单击OK按钮。

9）绘制UX变量图：执行菜单中Main Menu＞TimeHist PostPro＞Graph Variables命令，弹出Graph Time-History Variables对话框，如图12-35所示。在lst variable to graph文本框输入2，单击OK按钮，屏幕显示如图12-36所示。

图12-33 Axes Modifications for Graph Plots对话框

图12-34 Curve Modifications for Graph Plots对话框

图12-35 Graph Time-History Variables对话框

10）重新设置坐标轴标号：执行菜单中Utility Menu＞PlotCtrls＞Style＞Graphs＞Modify Axes命令，弹出如图12-33所示对话框，在Y-axis label后面输入FORCE，单击OK按钮。

11）绘制F1变量图：执行菜单中Main Menu＞TimeHist PostPro＞Graph Variables命令，弹出Graph Time-History Variables对话框。在lst variable to graph文本框输入3，单击OK按钮，屏幕显示如图12-37所示。

图12-36 位移时间图曲线

图12-37 应力时间曲线

12）列表显示变量：执行菜单中Main Menu＞TimeHist PostPro＞List Variables命令，弹出List Time-History Variables对话框，如图12-38所示，在lst variable to graph文本框输入2，在Znd variable文本框输入3，单击OK按钮，屏幕显示如图12-39所示。

图12-38 List Time-History Variables对话框

图12-39 列表显示变量

13）退出ANSYS：在“ANAYS Toolbar”中单击Quit按钮，选择要保存的项后单击OK按钮。