第07章 周期对称结构静力分析

1、第七章 周期对称结构的静力分析如果结构绕其轴旋转一个角度，结构（包括材料常数）与旋转前完全相同，则将这种结构称为周期对称结构（循环对称结构）。符合这一条件的最小旋转角称为旋转周期，从结构中任意取出夹角为的部分可以称为结构的基本扇区。由基本扇区绕其轴旋转复制N（，N必为整数）份，则可得到整个完整的结构。在ANSYS中可以利用结构的周期对称性，在建立模型和求解时，只对一个基本扇区建模和分析，在后处理中再进行扩展，也可得到整个结构的结果。这样可以降低一些问题的规模，节省计算费用。本章中介绍的实例依然是第六章的轮盘，此处考虑了轮盘上的6个均压孔。71 问题描述某型压气机盘如图7.1所示，其截面图如图7

2、.2所示。盘上6个均压孔均布。将叶片的引起的离心效果均匀施加于轮盘的边缘。图7.1 带有均压孔的压气机盘图7.1 压气机盘截面图中所标各点坐标如表7.1所示。表7.1 盘上各关键点坐标点编号12345678X226226157237.5229.2237.5126138Z208.8258.7258.7220.3220.3208.8276.7276.7点编号91011121314151617X102.5102.5237.5237.5135243.85243.85229.2162.5Z263248.7273.8264.1248.7273.8254.8254.8264.1盘转速为11373转/分，盘材

3、料TC4钛合金，其弹性模量为：1.15×10MPa，泊松比为0.30782，密度为4.48×10吨/立方毫米。叶片数目为74个，叶片和其安装边总共产生的离心力等效为628232N（沿径向等效），这些力假定其均匀作用于轮盘边缘。孔数目为6个，孔半径为10mm，均布于轮盘径向200mm的圆上。位移约束施加于鼓桶上，为在鼓桶的上表面施加径向约束，在鼓桶的侧面施加轴向约束，为避免刚体位移，两个位置的周向约束均被固定。72 建立模型完整的前处理过程包括：设定分析作业名和标题；定义单元类型和实常数；定义材料属性；建立几何模型；划分有限元网格。下面就结合本实例进行介绍，本实例中的单位为应

4、力单位MPa，力单位为N，长度为mm。在周期对称分析中，在建立模型后，划分网格之前，还需要指定周期对称分析类型选项。721 设定分析作业名和标题在进行一个新的有限元分析时，通常需要修改数据库文件名（原因见第二章），并在图形输出窗口中定义一个标题用来说明当前进行的工作内容。另外，对于不同的分析范畴（结构分析、热分析、流体分析、电磁场分析等）ANSYS6.1所用的主菜单的内容不尽相同，为此我们需要在分析开始时选定分析内容的范畴，以便ANSYS6.1显示出跟其相对应的菜单选项。（1）选取菜单路径Utility Menu >File >Change Jobname，将弹出修改文件名(Cha

5、nge Jobname)对话框，如图7.3所示。图7.3 设定分析文件名（2）在输入新文件名(Enter new jobname)文本框中输入文字“CH07”，为本分析实例的数据库文件名。（3）单击按钮，完成文件名的修改。（4）选取菜单路径Utility Menu >File >Change Title，将弹出修改标题（Change Title）对话框，如图7.4所示。图7.4 设定分析标题（5）在输入新标题(Enter new title)文本框中输入文字“static analysis of compressor structure with hole”，为本分析实例的标题名。

6、（6）单击按钮，完成对标题名的指定。（7）选取菜单路径Utility Menu>Plot>Replot，指定的标题“static analysis of compressor structure with hole”将显示在图形窗口的左下角，如图7.5所示。图7.5 显示指定了的分析标题（8）选取菜单路径Main Menu >Preference，将弹出菜单过滤参数选择（Preference of GUI Filtering）对话框，如图7.6所示。图7.6 菜单过滤参数选择(Preference of GUI Filtering)对话框（9）单击对话框中的Structura

7、l（结构）选择按钮，选中Structural选项，以便ANSYS6.1的主菜单设置为与结构分析相对应的菜单选项。（10）单击按钮，完成分析范畴的指定。722 定义单元类型在进行有限元分析时，首先应根据分析问题的几何结构，分析类型和所分析的问题的精度要求等，选定适合分析实例的有限元单元。本例中选用8节点六面体实体单元SOLID45。SOLID45不需要设定实常数。（1）选取菜单路径Main Menu >Preprocessor >Element Type >Add/Edit/Delete，将弹出单元类型定义(Element Types)对话框，如图7.7所示。图7.7定义单元类

8、型（2）单击按钮，将弹出单元类型库(Library of Element Types)对话框,如图7.8所示。图7.8 单元类型库对话框（3）然后在左边的列表框中选择“Solid”，选择实体单元类型。（4）单击右边的列表框右边的滚动条，选择“Brick 8node 45”，选择8节点六面体单元SOLID45。（5）单击按钮，将SOLID45单元添加，并关闭单元类型库对话框，同时返回到第一步弹出的单元类型对话框。（6）单击按钮，关闭单元类型对话框，结束单元类型的添加。723 定义材料属性本例中选用的单元类型不需定义实常数，故略过定义实常数这一步骤而直接定义材料属性。考虑惯性力的静力分析中需要定义

9、材料的弹性模量以及密度。具体步骤如下：（1）选取菜单路径Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models，将弹出材料模型定义(Define Material Model Behavior)对话框，如图7.9所示。图7.9 定义材料属性对话框（2）依次双击Structural>Linear>Elastic>Isotropic，展开材料属性的树形结构。将弹出1号材料的弹性模量EX和泊松比PRXY的定义对话框，如图7.10所示。图7.10 线性各向同性材料的弹性模量和泊松比（3）在对话框的EX文本框中输入弹

10、性模量为1.15e5，在PRXY文本框中输入泊松比为0.30782。（4）单击按钮，关闭对话框，并返回到定义材料属性对话框，在定义材料属性会话框的左边一栏出现刚刚定义的参考号为1的材料属性。（5）依次双击Structural>Density，弹出定义密度对话框，如图7.11所示。图7.11 定义密度对话框（6）在DENS文本框中输入密度数值“4.48e-9”，单位为吨/立方毫米。（7）单击按钮，关闭对话框，并返回到定义材料属性对话框，在定义材料属性会话框的左边一栏参考号为1的材料属性下方出现密度项。（8）在材料模型定义(Define Material Model Behavior)对话框

11、中，选取路径Material >Exit，或者单击对话框右上角的按钮退出材料模型定义对话框，完成对材料模型的定义。724 建立轮盘截面本节将根据给出的点的坐标创建关键点，然后通过这些关键点创建出盘面模型，需要注意的是，在周期对称分析中，通常要求模型位于总体柱座标系下（本例中由于模型是根据点坐标值创建，通过这些点创立的模型将会位于总体柱坐标系下）。（1）单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>In Active CS，弹出如图7.12所示的在激活坐标系中创建关键点的对话框。图7.12 创建关键点对话

12、框（2）在关键点编号（Keypoint number）文本框中输入1。（3）在关键点在激活坐标系中坐标值（X,Y,Z Location in active CS）文本框中依次输入关键点1的X，Z坐标值226和208.8。（4）单击按钮创建关键点1，同时继续创建下一个关键点。（5）重复2到4步，直到将表7.1中所列出的所有点创建完毕（将表中的点编号作为关键点编号），在创建最后一个关键点17时，单击按钮，关闭创建关键点对话框。（6）单击菜单路径Utility Menu>PlotCtrls>Numbering，弹出如图7.13所示显示图元编号控制对话框。图7.13 显示图元编号控制对话框

13、（7）单击关键点编号（Keypoint numbers）后的复选框使其选中。（8）单击线编号（Line numbers）后的复选框使其选中。（9）在编号显示形式（Numbering shown with）下拉列表中选择仅显示编号（Numbers only）。（10）单击按钮，使设置生效。（11）单击Utility Menu>PlotCtrls>Pan-Zoom-Rotate，弹出Pan-Zoom-Rotate对话框。（12）单击Pan-Zoom-Rotate对话框上的按钮，改变图形窗口的视角。（13）单击Pan-Zoom-Rotate对话框上的按钮，使所创建的图形充满图形窗口，如图

14、7.14所示。图7.14创建的盘截面上的关键点（14）单击菜单路径Main Menu>Modeling>Create>Lines>Lines>Straight Line，弹出关键点选择对话框，要求选择要创建的直线的两个端点。（15）用鼠标在图形窗口中点取关键点1和2或者在选择对话框的输入框中输入“1,2”然后回车，创建出端点为关键点1，2的直线。（16）同样，依次选取关键点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创建直线（每两个点创建一条线，以分号相隔）。（17）单击

15、按钮，关闭选择对话框。（18）单击Utility Menu>Plot>Multi-Plots，在图形窗口显示所有图元，如图7.15所示。图7.15 创建的线关键点（19）单击Main Menu>Modeling>Create>Lines>Lines>Tangent to Line创建一条与已知线相切的线，弹出线选择对话框，要求选择与将要创建的线相切的线。（20）选择线L11，单击按钮，弹出点选择对话框，要求选择切点。（21）选择关键点17，单击按钮，弹出点选择对话框，要求选择欲创建的线的另外一个端点。（22）选择关键点8，单击按钮。弹出如图7.16所示

16、创建切线的对话框。图7.16 创建与已知线的切线对话框（23）单击按钮，创建出要求的切线，同时弹出线选择对话框，进行下一条切线的创建。（24）选择线L2，单击按钮，弹出点选择对话框，要求选择切点。（25）选择关键点3，单击按钮，弹出点选择对话框，要求选择欲创建的线的另外一个端点。（26）选择关键点13，单击按钮。弹出如图7.16所示创建切线的对话框。（27）单击按钮，创建出要求的切线，关闭对话框。（28）单击菜单路径Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>By Lines，弹出线选择对话框

17、，要求选择围成面的边界线，如图7.17所示。图7.17 通过边界线创建面选择对话框（29）单击Loop前的单选按钮使其选中，表示将进行自动循环选择。（30）选择所创建的任意一条边界线，ANSYS会自动选择其余与其首尾相接的线，直到所有选择的线能够组成一封闭区域为止。（31）单击按钮，创建出轮盘截面。（32）单击菜单路径Utility Menu>PlotCtrls>Numbering，在弹出的对话框中关闭线编号和关键点编号的显示（单击Line numbers以及Keypoint numbers后面的复选框，使其处于非选中状态即可）（33）单击Utility Menu>Plot&

18、gt;Areas，在图形窗口显示面图元，如图7.18所示。图7.18创建的轮盘截面725 对盘截面进行旋转生成实体盘上有六个均压孔，因此盘的基本扇区应该为整个盘的六分之一，即60度。将上一节创建的截面绕其盘的轴（这里为总体Z轴）旋转60度即可生成盘的基本扇区。（1）单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>In Active CS，弹出创建关键点对话框。（2）创建如下关键点以构成盘的旋转轴：关键点编号1819X00Z0300（3）单击Main Menu>Preprocessor>Modelin

19、g>Operate>Extrude>Areas>About Axis，弹出面选择对话框，要求选择欲旋转的面。（4）选择定义的截面，单击按钮，弹出关键点选择对话框，要求选择可以定义旋转轴的两个关键点。（5）依次选择关键点18，19（可以通过在选择对话框的输入框重输入“18,19”然后回车），单击按钮，弹出绕轴旋转面创建体对话框，如图7.19所示。图7.19 绕轴旋转面创建体对话框（6）在旋转角度（Arc length in degrees）文本框中输入“60”。（7）单击按钮，ANSYS将选择的面旋转60度，创建出盘的基本扇区。（8）单击Utility Menu>P

20、lot>Volumes，显示体。（9）单击Utility Menu>PlotCtrls>Pan-Zoom-Rotate，弹出Pan-Zoom-Rotate对话框。（10）单击Pan-Zoom-Rotate对话框上的按钮，改变图形窗口的视角。（11）单击Pan-Zoom-Rotate对话框上的按钮，使所创建的图形充满图形窗口，如图7.20所示。图7.20 创建盘的扇区（15）单击按钮，保存数据库。726 创建均压孔本节中将利用ANSYS的布尔运算的减运算创建出盘的均压孔。作为盘的一个基本扇区，盘上取出任意60度的部分均可，因此均压孔的位置在已经创建的盘扇区上可以随意放置，但为了

21、图形的美观和习惯起见，将均压孔置于创建的盘扇区的中间（30度位置）。（1）单击Utility Menu>WorkPlane>Offset WP by Increments，弹出如图7.21所示的工作平面偏移设定对话框，可以设定工作平面的位置。图7.21 移动工作平面对话框（2）在转动角度（XY,YZ,ZX Angles）输入框输入“30”然后回车，表示将工作平面在XY平面内绕Z轴旋转30度（也可以通过移动上方的滑动条使其数值为30然后单击实现）。（3）单击按钮，关闭移动工作平面对话框。（4）单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Cre

22、ate>Cylinder>Solid Cylinder，弹出创建圆柱体对话框，如图7.22所示。图7.22 创建圆柱体对话框（5）在工作平面内X坐标（WP X）输入框中输入均压孔圆心的径向坐标值“200”。（6）在Y坐标输入框中输入0。（7）在半径（Radius）文本框中输入均压孔半径“10”。（8）在高度（Depth）文本框中输入将要创建的圆柱体的高度“300”，输入此数值是为了使创建的圆柱体能贯穿盘体以便执行减运算。（9）单击按钮，ANSYS在指定位置创建出圆柱体，如图7.23所示。图7.23 创建的圆柱体和盘体扇区（10）单击Main Menu>Preprocessor

23、>Modeling>Operate>Subtract>Volumes，弹出体选择对话框，要求选择欲从中减去一部分的体。（11）选择截面扇区，单击按钮，又弹出体选择对话框，要求选择被减体中将要减掉的体。（12）选择创建的圆柱体，并单击按钮，ANSYS进行布尔运算，从盘的基本扇区中减掉圆柱体，创建出均压孔，如图7.24所示。图7.24 带有均压孔的基本扇区（13）单击按钮，保存数据库。727 对基本扇区进行分割一般来说，直接对含有孔的体划分网格都比较困难，因此需要将其分割开来以便对其划分网格。（1）单击Utility Menu>PlotCtrls>Pan-Zoo

24、m-Rotate，弹出Pan-Zoom-Rotate对话框。（2）单击Pan-Zoom-Rotate对话框上的按钮，改变图形窗口的视角。（3）单击Pan-Zoom-Rotate对话框上的按钮，使所创建的图形充满图形窗口（4）单击Utility Menu>WorkPlane>Align WP with>Global Cartesian，使工作平面和总体笛卡儿坐标系对齐。（5）单击Main Menu>Modeling>Create>Lines>Lines>Straight Line，弹出关键点选取对话框，要求选择直线的两个端点。（6）在选择对话框的输

25、入框中输入“18,19”然后回车，沿轮盘的轴创建一条直线。（7）单击按钮，关闭对话框。（8）单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Arcs>By Cent & Radius，弹出关键点选择对话框，要求选择要创建的圆弧的圆心点和圆弧上任一点以确定半径。（9）在选择对话框的输入框中输入“0,0”然后回车，表示要将圆心定位在坐标原点。（10）接着在对话框的输入框中输入“220”然后回车，表示将要创建的圆弧半径为220mm。回车后弹出如图7.25所示创建圆弧对话框。图7.25 创建圆弧对话框（11）在圆弧角度（Arc l

26、ength in degrees）文本框中输入“60”。（12）单击按钮，ANSYS将创建出一段60度的圆弧线，同时弹出关键点选择对话框，要求继续创建下一段圆弧。（13）在选择对话框的输入框中输入“0,0”然后回车，表示要将圆心定位在坐标原点。（14）接着在对话框的输入框中输入“180”然后回车，表示将要创建的圆弧半径为180mm。回车后弹出如图7.25所示创建圆弧对话框。（15）在圆弧角度（Arc length in degrees）文本框中输入“60”。（16）单击按钮，关闭对话框，创建出指定的圆弧线。（17）单击Utility Menu>Select>Entities，弹出选

27、择实体对话框。如图7.26所示。（18）在最上面的下拉列表中选择线（Lines）。（19）在下面的下拉列表中选择关联于（Attached to）。图7.26 选择实体对话框（20）单击Areas前的单选按钮，使其选中，表示将要操作的是所有关联于面的线。（21）单击Unselect前的单选按钮，使其选中，表示要从选择集中去除所有关联于面的线。（22）单击按钮，将更改选择集，去除所有关联于面的线，则当前的选择集中的线只有两条圆弧线和一条轴线。（23）单击Utility Menu>PlotCtrls>Numbering，打开线编号显示。（24）单击按钮，接受设定，关闭对话框。（25）单击

28、Utility Menu>Plot>Lines，显示线。如图7.27所示。图7.27 用来创建切割盘的面的线（26）单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>Along Lines，弹出选择对话框，要求选择欲拉伸的线（拉伸出圆柱面）。（27）点取图7.27中的线L53（或者在选择对话框的输入框中输入53然后回车），单击按钮，又弹出线选择对话框，要求选择拉伸路径线。（28）选择轴线L52，然后单击按钮，ANSYS将选定的线沿选择的路径拉伸成部分的圆柱面。同时弹出选择对话框，允许继续操作。（29）点

29、取图7.27中的线L54（或者在选择对话框的输入框中输入53然后回车），单击按钮，又弹出线选择对话框，要求选择拉伸路径线。（28）选择轴线L52，然后单击按钮，ANSYS将选定的线沿选择的路径拉伸成部分的圆柱面。（29）单击Utility Menu>PlotCtrls>Numbering，关闭线编号显示。（30）单击Utility Menu>Select>Everything，选择所有。（31）单击Utility Menu>Select>Entities，弹出选择实体对话框。（32）在最上面的下拉列表中选择面（Areas）。（33）在下面的下拉列表中选择关联

30、于（Attached to）。（34）单击Volumes前的单选按钮，使其选中，表示将要操作的是所有关联于体的面。（35）单击Unselect前的单选按钮，使其选中，从选择集中去除所有关联于体的面。（36）单击按钮，将更改选择集，去除所有关联于体的面，则当前的选择集中的面只有刚创建的两个部分圆柱面。（37）单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Divide>Volume by Area，弹出体选择对话框，要求选择将被分割的体。（38）单击按钮，选择盘扇区体，弹出面选择对话框，要求选择用来分割的面。（39）单击按钮,选择

31、当前选择集中的所有面，即两个部分圆柱面。ANSYS进行布尔运算，并将体切分开来。（40）单击Utility Menu>Select>Everything，选择所有。（41）单击Utility Menu>Plot>Volumes，显示体。（42）单击Utility Menu>WorkPlane>Offset WP by Increments，弹出移动工作平面对话框。如图7.28所示。图7.28 移动工作平面对话框（43）将角度（Degrees）滑动条拖到最右边为90度，如图7.28所示。（44）单击按钮，将工作平面绕X轴转动90度。（45）在转动角度（XY,Y

32、Z,ZX Angles）输入框中输入“,21”，然后回车，将工作平面绕Y轴（此处Y轴指得是工作平面的Y轴，为总体笛卡儿坐标系的Z轴）转动21度。（46）单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Divide>Volu by WrkPlane，弹出体选择对话框，要求选择要用工作平面来分割的体。（47）单击按钮，则选择的体将会被工作平面切割开来。（48）在转动角度（XY,YZ,ZX Angles）输入框中输入“,9”，然后回车，将工作平面绕Y轴转动9度。（49）单击Main Menu>Preprocessor>Mo

33、deling>Operate>Divide>Volu by WrkPlane，弹出体选择对话框，要求选择要用工作平面来分割的体。（50）单击按钮。（51）在转动角度（XY,YZ,ZX Angles）输入框中输入“,9”，然后回车，将工作平面绕Y轴转动9度。（52）单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Divide>Volu by WrkPlane，弹出体选择对话框，要求选择要用工作平面来分割的体。（53）单击按钮。（54）单击Main Menu>Preprocessor>Modeling&

34、gt;Delete>Line and below，弹出线选择对话框，要求选择欲删除的线。（55）单击按钮，删除所有多余的线（此过程出现错误或者警告对话框，单击对话框上按钮继续即可）（56）单击Utility Menu>WorkPlane>Change Active CS to>Global cylindrical，将激活坐标系切换到总体柱坐标系下。（57）单击Utility Menu>Select>Entities，弹出实体选择对话框。（58）在上面的下拉列表中选择体（Volumes）。（59）在下面的下拉列表中选择通过位置选取（By Location）。（

35、60）单击X坐标（X coordinate）前的单选按钮使其选中，通过径向位置选取（当前坐标系为柱坐标系）。（61）在范围输入框中输入“180,220”。（62）单击From Full前的单选按钮使其选中。（63）单击按钮，在选择集中保留符合指定条件的体。（64）单击Utility Menu>Select>Comp/Assembly>Create Component，弹出创建组件对话框，如图7.29所示。图7.29 创建组件对话框（65）在组件名（Component name）文本框中输入“HOLEVol”。（66）在组件元件类型（Component is made of）下

36、拉列表中选择体（Volumes）。（67）单击按钮，将当前选择集中的体定义为组件。（68）单击Utility Menu>Select>Everything，选择所有。（69）单击Utility Menu>Plot>Volumes，显示体，如图7.30所示。图7.30 分割后的体（70）单击按钮，保存数据库。728 定义周期对称分析选项要进行周期对称分析，需要生成周期对称边界条件。周期对称边界条件就是要求对称边界上的各个方向的位移完全一致。周期对称边界条件可以通过ANSYS提供的CYCLIC宏自动生成，也可以通过定义耦合集来模拟对称边界条件。本章采用ANSYS提供的宏自动

37、生成周期对称边界条件。ANSYS生成周期对称边界要求定义高低角度组件，即结构的对称边界。ANSYS要求模型的高低角度组件上的网格要对应，即其中一个组件连同其网格向另一个组件转动一个扇区角度，应该和另一个组件的网格应该完全重合。高低角度组件可以由ANSYS自动检测，也可以自己定义，本节中采用自定义的方式以便介绍CYCLIC宏的一些选项。结构的对称边界即高地角度组件不必要是平面，可以为任何形状。具体操作步骤如下：（1）单击Utility Menu>Select>Entities，弹出实体选择对话框。（2）在上面的下拉列表中选择面（Areas）。（3）在下面的下拉列表中选择通过位置选取（

38、By Location）。（4）单击Y坐标（Y coordinate）前的单选按钮使其选中，通过周向位置选取（当前坐标系为柱坐标系）。（5）在范围输入框中输入“0”。（6）单击From Full前的单选按钮使其选中。（7）单击按钮。（8）单击Utility Menu>Select>Comp/Assembly>Create Component，弹出创建组件对话框。（9）在组件名（Component name）文本框中输入“CYCLIC_M01L”，其中CYCLIC称为根名，后缀为M01L。其含义是M表示到底组件是对应（Match）的；01表示第一对高低角度组件；L表示第一对高低

39、角度组件的低角度组件。（10）在组件元件类型（Component is made of）下拉列表中选择面（Areas）。（11）单击按钮，将当前选择集中的面定义为低角度组件。（12）单击Utility Menu>Select>Entities，弹出实体选择对话框。（13）在范围输入框中输入“60”。（14）单击按钮。（15）单击Utility Menu>Select>Comp/Assembly>Create Component，弹出创建组件对话框。（16）在组件名（Component name）文本框中输入“CYCLIC_M01H”， H表示第一对高低角度组件的高

40、角度组件。（17）在组件元件类型（Component is made of）下拉列表中选择面（Areas）。（18）单击按钮，将当前选择集中的面定义为高角度组件。（19）单击Utility Menu>Select>Everything，选择所有。（20）单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Cyclic Sector>User Defined，弹出定义周期对称扇区对话框，如图7.31所示。图7.31 定义周期对称扇区对话框（21）在组件根名（Rroot name of components）文本框中输入在16步中指定的根名“CY

41、CLIC”。（22）在结构扇区个数（NO. of sectors）文本框中输入“6”。（23）在扇区角度（Sector Angle）文本框中输入“60”。（24）在坐标系（Cyclic Coordinate System）文本框中输入结构的坐标系“1”，表示总体柱坐标系。（25）单击按钮，指定这些选项。729 对盘扇区进行网格划分为了能对体进行映射网格划分，在第二章中已经介绍过：要求体的面数应为六面，同时每个面应为四条边，如果有多余得面和线，就要先将面连接在一起，再将线连接在一起，使其满足映射网格的条件，为了在均压孔边缘得到较好的网格形状，对均压孔周围的体采用映射网格，而对于其他部分的体可以采

42、用扫掠分网。同时需要注意的是，在周期对称结构分析中，为了求解的精确起见，应该保证周期对称边界上（在柱坐标系的周向上的两个面）的网格对应。对应的含义就是说将其中一个边界连同其网格转动一个扇区角度，两者网格应该完全重合。ANSYS6.1也允许可以有少许偏差，但这将会影响计算结果的精度。边界可以为任意形状。在定义了周期对称分析后，采用VMESH命令划分网格时对称边界上网格将会自动对应，而VSWEEP命令生成的网格不能达到这样的效果。（1）单击Main Menu>Preprocessor>Meshing>Size Cntrls>Global>Size，弹出如图7.32所示

43、设置总体单元尺寸对话框（也可以通过网格工具完成同样的功能）。图7.32设置总体单元尺寸（2）在单元边长（Element edge length）文本框中输入3。（3）单击按钮，接受设定，关闭对话框。（4）单击Utility Menu>Select>Comp/Assembly>Select Comp/Assembly，弹出选择组件对话框，如图7.33所示。图7.33 选择组件对话框（5）在组件列表（Comp/Assemb to be selected）框中选择HOLEVOL。（6）单击按钮，选择上节中定义的组件。（7）单击Utility Menu>Select>En

44、tities，弹出选择实体对话框。（8）在最上面的下拉列表中选择体（Volumes）。（9）在下面的下拉列表中选择通过位置属性选取（By Location）。（10）单击Y坐标（Y coordinate）前的单选按钮使其选中，通过周向位置选取（当前坐标系为柱坐标系）。（11）在范围输入框中输入“21,30”，选择均压孔一侧的体。（12）单击Reselct前的单选按钮使其选中，从当前选择集中进一步选择。（13）单击按钮，在选择集中保留符合指定条件的体，同时继续选择关联于体的面。（14）在最上面的下拉列表中选择面（Areas）。（15）在下面的下拉列表中选择关联于（Attached to）。（16

45、）单击Volumes前的单选按钮，使其选中，表示将要操作的是所有关联于体的面。（17）单击From Full前的单选按钮，使其选中。（18）单击按钮，将选择所有关联于选择集中的体的面，以其构成选择集中的面集。（19）单击Utility Menu>WorkPlane>align WP with>Global Cartesian，将工作平面与总体笛卡儿坐标系对齐。（20）单击Utility Menu>WorkPlane>Offset WP by Increments，弹出工作平面偏移设定对话框，设定工作平面的位置。（21）在转动角度（XY,YZ,ZX Angles）输

46、入框输入“30”然后回车，表示将工作平面在XY平面内绕Z轴旋转30度（也可以通过移动上方的滑动条使其数值为30然后单击实现）。（22）在平移距离（X.Y.Z Offsets）输入框“200”然后回车，将工作平面沿X轴平移200，即移到均压孔圆心位置。（23）单击按钮，关闭移动工作平面对话框。（24）单击Utility Menu>WorkPlane>Local Coordinate Systems>Create Local CS>At WP Origin，弹出如图7.34所示创建局部坐标系对话框。图7.34创建局部坐标系对话框（25）在新建坐标系参考号（Ref numbe

47、r of new coord sys）文本框中输入“11”。（26）在坐标系类型（Type of coordinate system）下拉列表中选择柱坐标系（Cylindrical 1）。（27）单击按钮，在当前工作平面坐标原点创建局部柱坐标系，此坐标系同时成为当前激活坐标系，关闭对话框。（28）单击Utility Menu>Select>Entities，弹出选择实体对话框。（29）在最上面的下拉列表中选择面（Areas）。（30）在下面的下拉列表中选择通过位置属性选取（By Location）。（31）单击Z坐标（Z coordinate）前的单选按钮使其选中，通过轴向位置选取

48、。（32）在范围输入框中输入“264.1”，选择均压孔上表面。（33）单击Unselect前的单选按钮，使其选中。（34）单击按钮，在选择集的面集中去除均压孔上表面。（35）在范围输入框中输入“258.7”，选择均压孔下表面。（36）单击按钮，在选择集的面集中去除均压孔下表面。（37）单击X坐标（X coordinate）前的单选按钮使其选中，通过径向位置选取。（38）在输入框中输入“10”，选择均压孔侧表面。（39）单击按钮，在选择集的面集中去除均压孔侧表面。（40）单击Utility Menu>WorkPlane>Change Active CS to>Global Cy

49、lindrical，将激活坐标系转到总体柱坐标系下。（41）单击Utility Menu>Select>Entities，弹出选择实体对话框。（42）在最上面的下拉列表中选择面（Areas）。（43）在下面的下拉列表中选择通过位置属性选取（By Location）。（44）单击Y坐标（Y coordinate）前的单选按钮使其选中，通过周向位置选取。（45）在范围输入框中输入“30”，选择均压孔的剖分面。（46）单击Unselect前的单选按钮，使其选中。（47）单击按钮，在选择集的面集中去除均压孔上表面。（48）单击Main Menu>Preprocessor>Mes

50、hing>Concatenate>Areas，弹出面选择对话框，要求选择进行连接的面。（49）单击按钮，则将选择体的剩下的三个侧面连接在一起。（50）单击Utility Menu>Select>Entities，弹出选择实体对话框。（51）在最上面的下拉列表中选择线（Lines）。（52）在下面的下拉列表中选择关联于（Attached to）。（53）单击Areas前的单选按钮，使其选中，表示将要选择关联于选择集中的面的线。（54）单击From Full前的单选按钮，使其选中。（55）单击按钮，选择这些线。（56）在下面的下拉列表中选择通过位置属性选取（By Locat

51、ion）。（57）单击Z坐标（Z coordinate）前的单选按钮使其选中，通过轴向位置选取。（58）在范围输入框中输入“264.1”，选择均压孔上表面的边界线。（59）单击Reselect前的单选按钮，使其选中。（60）单击按钮，在当前选择集的线集中选择均压孔上表面的边界线作为新的线集。（61）单击Main Menu>Preprocessor>Meshing>Concatenate>Lines，弹出线选择对话框，要求选择进行连接的线。（62）单击按钮，则将选择集线集中的三条均压孔上表面的边界线连接在一起。（63）在下面的下拉列表中选择关联于（Attached to）

52、。（64）单击Areas前的单选按钮，使其选中，表示将要选择关联于选择集中的面的线。（65）单击From Full前的单选按钮，使其选中。（66）单击按钮，重新选择这些线。（67）在下面的下拉列表中选择通过位置属性选取（By Location）。（68）单击Z坐标（Z coordinate）前的单选按钮使其选中，通过轴向位置选取。（69）在范围输入框中输入“258.7”，选择均压孔下表面的边界线。（70）单击Reselect前的单选按钮，使其选中。（71）单击按钮，在当前选择集的线集中选择均压孔下表面的边界线作为新的线集。（72）单击Main Menu>Preprocessor>M

53、eshing>Concatenate>Lines，弹出线选择对话框，要求选择进行连接的线。（73）单击按钮，则将选择集线集中的三条均压孔下表面的边界线连接在一起。（74）单击Utility Menu>Select>Entities，弹出选择实体对话框。（75）在最上面的下拉列表中选择体（Volumes）。（76）在下面的下拉列表中选择通过位置属性选取（By Location）。（77）单击Y坐标（Y coordinate）前的单选按钮使其选中，通过周向位置选取（当前坐标系为柱坐标系）。（78）在范围输入框中输入“0,21”，选择低角度边的体。（79）单击From Ful

54、l前的单选按钮使其选中。（80）单击按钮，在选择集中保留符合指定条件的体。（81）单击Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Volume Sweep>Sweep，弹出体选择对话框。（82）单击按钮，对选择集中的所有体扫掠分网。（83）单击Utility Menu>Select>Entities，弹出选择实体对话框。（84）在最上面的下拉列表中选择体（Volumes）。（85）在下面的下拉列表中选择通过位置属性选取（By Location）。（86）单击Y坐标（Y coordinate）前的单选按钮使其选中，通过周向位置

55、选取（当前坐标系为柱坐标系）。（87）在范围输入框中输入“21,30”，选择中间的体。（88）单击From Full前的单选按钮使其选中。（89）单击按钮，在选择集中保留符合指定条件的体。（90）单击X坐标（X coordinate）前的单选按钮使其选中，通过径向位置选取。（91）在范围输入框中输入“180,220”，选择中间的体。（92）单击Ueselect前的单选按钮使其选中，去除均压孔。（93）单击按钮，在选择集中保留符合指定条件的体。（94）单击Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Volume Sweep>Sweep，弹

56、出体选择对话框。（95）单击按钮，对选择集中的所有体扫掠分网。（96）单击Utility Menu>Select>Comp/Assembly>Select Comp/Assembly，弹出选择组件对话框。（97）在组件列表（Comp/Assemb to be selected）框中选择HOLEVOL。（98）单击按钮。（99）单击Utility Menu>Select>Entities，弹出选择实体对话框。（100）单击Y坐标（Y coordinate）前的单选按钮使其选中，通过周向位置选取（当前坐标系为柱坐标系）。（101）在范围输入框中输入“21,30”，选择

57、中间的体。（102）单击Reselect前的单选按钮使其选中。（103）单击按钮，在选择集中保留符合指定条件的体。（104）单击Main Menu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Volume Sweep>Sweep，弹出体选择对话框。（105）单击按钮，对选择集中的所有体扫掠分网。（106）单击Utility Menu>Select>Entities，弹出选择实体对话框。（107）单击Y坐标（Y coordinate）前的单选按钮使其选中，通过周向位置选取（当前坐标系为柱坐标系）。（108）在范围输入框中输入“0,30”，选择扇区

58、已划分网格的一半。（109）单击From Full前的单选按钮使其选中。（110）单击按钮，在选择集中保留符合指定条件的体。（111）单击Main Menu>Preprocessor>Meshing>Concatenate>Del Contas>Lines，删除所有连接线。（112）单击Main Menu>Preprocessor>Meshing>Concatenate>Del Contas>Areas，删除所有连接面。（113）单击Utility Menu>WorkPlane>Change Active CS to>

59、;Working Planing，将激活坐标系旋转到当前工作平面。（114）单击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Reflect>Volumes，弹出体选择对话框，要求选择欲进行镜像的体。（115）单击按钮，选择当前选择集中的所有体，弹出镜像体对话框，如图7.35所示。图7.35 镜像体对话框（116）在镜像操作的对称面（Plane of symmetry）区域选择XZ平面（单击X-Z plane Y前的单选按钮，使其选中）。（117）在被镜像的元素（Items to be reflected）下拉列表中选择体及其网格（Volumes and mesh）。（118）在输入体的处理方式（Existing volumes will be）下拉列表中选择复制（Copied）。（119）单击按钮，ANSYS将选择的体连同其网格通过选定的激活坐标系的XZ平