第07章周期对称结构的静力分析

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：1.1510MPa，泊松比为0.30782，密度为4.4810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力单位MPa，力单位为N

4、，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(Change Jobname)对话框，如图7.

5、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）单击按钮，完成对标题名的指定。（7）选取菜单路径U

6、tility MenuPlotReplot，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Structural（结构）选择按钮，选中Structural选项，以便ANSYS6.1的主菜单设

7、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

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 MenuPreprocessorMat

9、erial PropsMaterial 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StructuralLinearElasticIsotropic，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

10、栏出现刚刚定义的参考号为1的材料属性。（5）依次双击StructuralDensity，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

11、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 MenuPreprocessorModelingCreateKeypointsIn 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

12、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 MenuPlotCtrlsNumbering，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（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

13、编号（Numbers only）。（10）单击按钮，使设置生效。（11）单击Utility MenuPlotCtrlsPan-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 MenuModelingCreateLinesLinesStraight 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

14、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）单击按钮，关闭选择对话框。（18）单击Utility MenuPlotMulti-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 MenuModelingCreateLinesLinesTangent to Line创建一条与已知

15、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

16、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 MenuPreprocessorModelingCreateAreasArbitraryBy Lines，弹出线选择对话框，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 MenuPlotCtrlsNumbering，在

17、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 MenuPlotAreas，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 MenuPreprocessorModelingCreateKeypointsIn Active CS，弹出创建关键点对话框。（2）创建

18、如下关键点以构成盘的旋转轴：关键点编号1819X00Z0300（3）单击Main MenuPreprocessorModelingOperateExtrudeAreasAbout 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，

19、ANSYS将选择的面旋转60度，创建出盘的基本扇区。（8）单击Utility MenuPlotVolumes，显示体。（9）单击Utility MenuPlotCtrlsPan-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

20、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 MenuWorkPlaneOffset 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 MenuPreprocesso

21、rModelingCreateCylinderSolid 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 MenuPreprocessor

22、ModelingOperateSubtractVolumes，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 MenuPlotCtrlsPan-Zoom-Rotate，弹出Pan-Zoom-Rota

23、te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 MenuWorkPlaneAlign WP withGlobal Cartesian，使工作平面和总体笛卡儿坐标系对齐。（5）单击Main MenuModelingCreateLinesLinesStraight 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 Men

24、uPreprocessorModelingCreateArcsBy 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 length 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

25、。（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 MenuSelectEntities，弹出选择实体对话框。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（2

26、0）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 MenuPlotCtrlsNumbering，打开线编号显示。（24）单击按钮，接受设定，关闭对话框。（25）单击Utility MenuPlotLines，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 MenuPreprocessorModelingOperateEx

27、trudeAlong 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

28、PlotCtrlsNumbering，关闭线编号显示。（30）单击Utility MenuSelectEverything，选择所有。（31）单击Utility MenuSelectEntities，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

29、面。（37）单击Main MenuPreprocessorModelingOperateDivideVolume 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 MenuSelectEverything，选择所有。（41）单击Utility MenuPlotVolumes，显示体。（42）单击Utility MenuWorkPlaneOffset WP by Increments，弹出移

30、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,YZ,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 MenuPreprocessorModelingOperateDivideVolu 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）

31、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 MenuPreprocessorModelingOperateDivideVolu 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 MenuPreprocessorModelingOperateDivideVolu 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

32、击按钮。（54）单击Main MenuPreprocessorModelingDeleteLine 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 MenuWorkPlaneChange Active CS toGlobal cylindrical，将激活坐标系切换到总体柱坐标系下。（57）单击Utility MenuSelectEntities，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

33、 Location）。（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 MenuSelectComp/AssemblyCreate 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

34、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 MenuSelectEverything，选择所有。（69）单击Utility MenuPlotVolumes，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提供的宏自动生成周期对称边界条件。ANSYS

35、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 MenuSelectEntities，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（By Location）。（4）单击Y坐标（Y

36、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 MenuSelectComp/AssemblyCreate 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表示第一对高低角度组件的低角度组件。（10）在组件元件类型（Component is

37、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 MenuSelectEntities，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 MenuSelectComp/AssemblyCreate 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）。（1

38、8）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 MenuSelectEverything，选择所有。（20）单击Main MenuPreprocessorModelingCyclic SectorUser 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“CYCLIC”。（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

39、）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

40、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 MenuPreprocessorMeshingSize CntrlsGlobalSize，弹出如图7.32所示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。（

41、4）单击Utility MenuSelectComp/AssemblySelect 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 MenuSelectEntities，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

42、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）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 Me

43、nuWorkPlanealign WP withGlobal Cartesian，将工作平面与总体笛卡儿坐标系对齐。（20）单击Utility MenuWorkPlaneOffset 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

44、平面对话框。（24）单击Utility MenuWorkPlaneLocal Coordinate SystemsCreate Local CSAt 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 number 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Utili

45、ty MenuSelectEntities，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。（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

46、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 MenuWorkPlaneChange Active CS toGlobal Cylindrical，将激活坐标系转到总体柱坐标系下。（41）单击Utility MenuSelectEntities，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。（4

47、5）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 MenuPreprocessorMeshingConcatenateAreas，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 MenuSelectEntities，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，

48、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 Location）。（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 MenuPreprocessorMeshingConcatenateLines，弹出线选择对话框，要求

49、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）。（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

50、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 MenuPreprocessorMeshingConcatenateLines，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 MenuSelectEntities，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

51、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 Full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 MenuPreprocessorMeshingMeshVolume SweepSweep，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 MenuSelectEntities，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 coor

52、dinate）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）。（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 MenuPreprocessorMeshingMeshVolume SweepSwe

53、ep，弹出体选择对话框。（95）单击按钮，对选择集中的所有体扫掠分网。（96）单击Utility MenuSelectComp/AssemblySelect 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 MenuSelectEntities，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”，选择中间的体。（102）单击Rese

54、lect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 MenuPreprocessorMeshingMeshVolume SweepSweep，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 MenuSelectEntities，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

55、钮，在选择集中保留符合指定条件的体。（111）单击Main MenuPreprocessorMeshingConcatenateDel ContasLines，删除所有连接线。（112）单击Main MenuPreprocessorMeshingConcatenateDel ContasAreas，删除所有连接面。（113）单击Utility MenuWorkPlaneChange Active CS toWorking Planing，将激活坐标系旋转到当前工作平面。（114）单击Main MenuPreprocessorModelingReflectVolumes，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