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1、本 科 毕 业 论 文 (2012届)题 目 学 院 机械与汽车工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 完成日期 2012.5.20 浙江科技学院毕业设计（论文）、学位论文版权使用授权书本人 学号 声明所呈交的毕业设计（论文）、学位论文 ，是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，与我一同工作的人员对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。本毕业设计（论文）、学位论文作者愿意遵守浙江科技学院 关于保留、使用学位论文的管理办法及规定，允许毕业设计（论文）、
2、学位论文被查阅。本人授权 浙江科技学院 可以将毕业设计（论文）、学位论文的全部或部分内容编入有关数据库在校园网内传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编毕业设计（论文）、学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）论文作者签名： 导师签名：签字日期： 2012年 5月 20日 签字日期：2012年 5 月20日II浙江科技学院毕业设计（论文）等曲率齿轮有限元弯曲应力计算学生姓名： 指导老师： 浙江科技学院机械与汽车工程学院摘 要本课题从实际生产中的一些冶金重载齿轮齿面发生严重塑性变形中得到启发，认为必然存在最适合齿轮接触强度和弯曲强度的齿形,可以有效地减少齿轮在工作中发生的这种塑
3、性变形。经缜密分析和深入研究，初步认为这是等共轭曲率高阶密切接触的齿形，并分析了这种齿形的形成原理。本文通过有限元分析法来计算在参数以及载荷和约束相同的情况下普通渐开线齿形和等共轭齿形的弯曲应力计算、比较和分析，验证了等曲率高阶密切接触的齿轮更能抵抗外部载荷的作用，应力的分布比较分散。因此等曲率齿形更适合工业生产中的使用，同等材料和参数下可以承受更大的载荷，进而相对于普通渐开线齿轮而言，塑性变形较小。本课题来自生产实践，师法自然，并通过理论证明、总结和归纳，提出齿廓啮合新概念，新方法，新方向。帮助解决了在机械工业中齿轮的易于塑性变形问题，减轻了工业生产中的难题，可以更有效地利用齿轮。意在通过本
4、课题把齿轮啮合理论推到新的高度，作为代表21世纪的新的传动形式。关键词：等曲率 有限元 弯曲应力The curvature of conjugated gear finite element analysis of bending stress The students name: Guide teacher: School of Mechanical and Automotive Engineering Zhejiang University of Science and TechnologyAbstractThis topic were inspired from the actual p
5、roduction of some of the gear tooth surface metallurgy overloaded serious plastic deformation, think there must be the most suitable tooth shape for gear contact strength and bending strength, can effectively reduce the gear in the work of the plastic deformation happened. After careful analysis and
6、 deep research, preliminary think this is conjugate curvature high order in close contact with the tooth shape, and analyzes the forming principle of the tooth shape. This article through the finite element analysis method to calculate the bending stress with the same parameters and load and constra
7、int of the two ordinary involute tooth shape and conjugate tooth shape , comparison and analysis, and verifies the curvature high order close contact and the gear are more resistant to the role of external load, the distribution of stress more decentralized. Therefore, tooth shape curvature more sui
8、table for industrial production of use, the same materials and parameters can accept more of the load, and in comparison with common involute gear, plastic deformation is small. This topic from the production practice, the natural imitation, and through the theoretical proof, summarizes and inductio
9、n, put forward the tooth profile meshing new concept, new methods and new direction. To help solve the mechanical industry in gear easy to plastic deformation problem and reduce the difficult problems of industrial production, can be more effective use of the gear. Through this topic to the gear mes
10、hing theory push to a new level, as a representative of the 21 st century new transmission form. Key words: Curvature finite element bending stress 目 录中文摘要.英文摘要 目录. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11、 . . .第一章 绪论11.1 选题的背景与意义11.2研究的内容与拟解决问题31.2.1研究的基本内容：3第二章 有限元基础理论与ANSYS应用52.1有限元法及ANSYS介绍52.1.1发展与现状52.1.2ANSYS基本操作5第三章 等共轭曲率齿轮的设计及成形过程183.1 用渐开线拟合设计等共轭齿轮齿形参数.18 3.2 等共轭齿形的VB显示.21第四章 渐开线齿轮齿形的有限元弯曲应力分析224.1定义工作文件名和工作标题224.2定义单元类型和材料属性224.3生成齿形234.4生成有限元网格254.5施加载荷并求解264.6浏览计算结果284.7计算结果的验证31第五章 等共轭曲
12、率齿形有限元弯曲应力分析345.1定义工作文件名和工作标题345.2定义单元类型和材料属性345.3生成齿形355.4生成有限元网格375.5施加载荷并求解385.6浏览计算结果395.7计算结果的验证41第六章 等共轭曲率齿轮的弯曲应力分析456.1等共轭曲率齿轮的建模456.2划分有限元网格466.3施加约束并求解分析47第七章 总结与展望54参考文献55致 谢. 56 v第一章 绪论1.1 选题的背景与意义在不断研究与实践以及大量计算的基础上，用有限元分析高阶密切曲面和高阶密切齿面的弯曲应力，为高阶密切啮合理论的弯曲应力提供依据。高阶密切理论使齿轮啮合表面能够得到尽可能高的接触紧密但不完
13、全贴合，提高其接触强度和润滑效果。本文进一步研究其弯曲应力。力图证明高阶密切齿轮在提高接触强度的同时，也提高了弯曲强度。齿轮的啮合是一种十分明显的弯曲行为，它涉及到弯曲问题的变化，并也许汇合有热、电等问题。在齿轮啮合过程中，随着轮齿啮合对数的变化弯曲区的改变、齿面的弹性变形和齿面载荷分布的非线性等多种复杂因素的影响，使得齿轮的弯曲强度计算变得非常复杂，准确分析齿轮弯曲问题相当困难。传统的齿轮弯曲强度计算均以两平行圆柱对压的赫兹公式为基础，在计算中做了许多假设：(1)弯曲体只产生弹性变形，服从虎克定律；(2)负荷垂直于弯曲表面，即假设弯曲表面完全光滑；(3)无面内摩擦等。这样计算出来的结果精确度
14、较差、可靠性较低。目前，国内外已广泛采用有限元法对齿轮传动强度进行分析计算。弯曲单元的有限元法是一种计算弯曲问题的数值方法，适用于求解多对轮齿同时啮合的变形和应力状态，利用这种方法可得到多齿同时啮合的应力分布。相对于解析分析，有限元法对于复杂结构问题，具有快速、准确和可靠等优点，因此采用有限元法对于研究齿轮的弯曲分析具有重要意义。本课题并不绝对地去学习齿面塑性流动自己的问题。通过许多资料收集，量测和计算，并通过仔细分析和不断学习，初步认为这是等共轭曲率的齿形。弯曲和接触强度都较高，根据赫茨接触理论，当两齿廓为凸凹啮合方式，相互啮合的齿面诱导曲率为0时，接触强度最大。以前学者提出圆弧，摆线，渐开
15、线作为齿形，虽然也符合齿轮基本啮合定律，但没全面考虑受力齿面的变形。可是实际最适合作啮合的理想齿形是哪种齿形呢？只有师法自然，师从和仿效实际齿轮齿面的变形规律。此外，前学者选择齿形曲线，需要设计加工的问题，而现在数控机床已十分频繁，有希望和准备采用各种多形齿廓。图1-1 等共轭曲率齿形的啮合本课题从实际生产中的一些冶金重载齿轮齿面发生严重塑性变形中得到启发，认为必然存在最适合齿轮弯曲强度和弯曲强度的齿形，并分析了这种齿形的形成原理。经缜密分析和深入研究，初步认为这是等共轭曲率高阶弯曲的齿形,本课题有可能发展成一门新的学科或分支：齿轮仿形原理。类似于仿生学但模仿的却是没有生命的东西.并扩展到等共
16、轭曲率啮合的多种应用形式: 内啮合，齿轮与齿条，斜齿圆柱齿轮,斜齿轮与斜齿条，直齿圆锥齿轮, 弧齿圆锥齿轮, 面齿轮，等共轭曲率蜗轮蜗杆。证明等共轭曲率高阶弯曲啮合的实现条件.等共轭曲率啮合的媒介齿条的齿廓的构成.与此适应创立仿射啮合理论活动标形新形式.导出等共轭曲率啮合齿面啮合点邻域间隙的4阶参数.本课题是省教育厅科学基金项目“齿轮高阶弯曲啮合研究”的延伸。其背景是：据多次担任国家自然科学基金机械组评审组长的沈允文教授介绍：美国的NASA（National Air and Space Agency 太空署）在上世纪曾经秘密实施过一个ART计划（Advanced Rotary Transmis
17、sion 先进转子发动机传动）其中他们提出了一种新的齿形，称为NIP/HRC （ Nun-involutes Profile/ High Rate of Contact 非渐开线高弯曲率齿形）使之齿轮弯曲和弯曲强度大大提高，从而减轻发动机整机重量。但其具体内容没公开发表，很难得到。中南大学校长，碳碳航空刹车片发明人，获科技进步1等奖的黄伯云院士说过：航空的重量是以10克为单位计算的。那么航天的重量是以1克为单位计算的。高性能/自重比的航空航天齿轮具有同等意义。中科院副院长白春礼，根据沙漠中某些沙丘的形状很稳定，推测其周围气流稳定，发明火箭燃烧室稳定器本文将通过理论研究，提出齿廓啮合的新理论、新
18、方法。有可能形成一套新的理论和技术，高阶密切齿轮啮合理论有可能是成为有前途的传动形式。本课题独创性特征较为显著，应用前景可观，有可能发展成为完全具有我国自主知识产权的齿轮传动技术。Logix齿轮是根据全新的齿形理论所提出的一种新型齿轮，它的齿形由许多微段渐开线连接而成，采用对称的凸凹啮合形式，并且使微段渐开线的啮合点在啮合时的相对曲率为零，从而大大提高了齿轮的承载能力和寿命。这种新型齿廓可望在重载齿轮传动中得到应用。和渐开线齿轮相比，Logix齿轮的承载能力和耐磨性显著提高，且克服了圆弧齿轮的缺点Logix齿轮的另一突出优点是可以设计成少齿数齿轮，易于实产品的小型化，紧凑化。Logix齿轮传动
19、试验表明其具有诸多优越性，因此，国内对之也作了许多研究试验结果表明，逻辑齿轮的弯曲强度是渐开线齿轮的3倍，由计算得出逻辑齿轮的弯曲强度是渐开线齿轮的33倍。在渐开线齿轮传动中，为避免根切现象的发生。一般要求小齿轮的齿数在1O个以上，这样一级传动的传动比就不会太大。为增加一级传动的传动比，就要减少小齿轮的齿数，而使用Logix齿形，则可以使齿轮的齿数很少，从而获得更大的传动比。但片山冕没有给出该种齿轮的具体介绍。另外从实用角度看，该齿廓设计和制造都很困难。日本学者片山冕提出Logix齿轮，在不同程度上改善了齿面的弯曲强度。Logix齿轮提出后很长时间，国外的研究一直处于沉寂状态，原因不明。近年来
20、我国一些科研单位和大专院校跟踪研究较多，但似乎有些雷同，或侧重在诸如根切，干涉，过渡曲线，重叠系数等啮合原理具体应用。原理上的复述多，发掘少，理论创新不足。本文从啮合理论上深入阐述Logix齿轮的理论基础，提出等共轭啮合高阶弯曲理论，并实现比其高一阶弯曲。1.2研究的内容与拟解决问题1.2.1研究的基本内容：以弯曲为重点，建立啮合齿对的网格模型。将模型数据变换后导人ANSYS软件中经过装配和结构扩展进行轮齿的弯曲分析。得到了多齿对弯曲情况下，齿根弯曲应力的分布和及其变化规律。1.2.2拟解决的主要问题：（1）建立弯曲的啮合齿对的网格模型；（2）使用ANSYS软件对网格模型进行有限元分析。Log
21、ix齿轮作为一种新型齿轮，对这类异型功能曲面新齿廓，目前仍须从其性能、啮合理论和创成技术方面作进一步研究。其中强度计算就是齿轮设计和研究领域中的一项重要内容。研究和开发高速重载、高性能的新型齿轮。对异型功能曲面及其对齿轮的折断、点蚀等失效形式进行分析，首先要涉及的就是齿面弯曲强度和齿根弯曲强度指标。齿轮的啮合是一种典型的弯曲行为。它涉及到弯曲状态的改变，还可能伴随有热、电等过程。在齿轮啮合过程中，随着轮齿啮合对数的变化弯曲区的改变、齿面的弹性变形和齿面载荷分布的非线性等多种复杂因素的影响，使得齿轮的弯曲强度计算变得非常复杂，准确分析齿轮弯曲问题相当困难。计算弯曲非线性问题有许多方法，例如罚函数
22、法、拉格朗日乘子法等，其中罚函数法由于其经济和方便而得到广泛使用。过去使用点一点弯曲单元，求解弯曲问题，对于象齿轮类弯曲，模型构造很麻烦，计算结果精度和准确性很难保证。齿面的弯曲应力是在齿轮传动性能中占重要地位，凹凸面啮合可使弯曲应力的降低，从而控制点蚀、剥落，改善润滑，均化载荷，同时能间接带来齿根应力的降低。具有端面重合度的齿形可以制成直齿，能满足齿轮变速换挡的要求。新齿形综合了渐开线端面重合度与圆弧齿轮凹凸面啮合的两方面优点，因此具有了比现有齿轮更为优异的传动性能。其媒介齿条的可能是一种复杂的曲线，但可以用数控技术来制作，采用类似于双圆弧齿轮的加工工艺，具有可行性。 一般来看，工程中许多最
23、佳的形状往往不能用斜直线、圆弧等简单曲线或曲面表示，如汽车外形、叶片、飞机机翼等。高阶弯曲媒介齿条的这种复杂性正是齿轮啮合运动和受力变形复杂性的体现。本文从实际生产中的一些冶金重载齿轮齿面发生严重塑性变形中得到启发，认为必然存在最适合齿轮弯曲强度和弯曲强度的齿形。经缜密分析和深入研究，初步认为这是等共轭曲率高阶弯曲的齿形，并分析了这种齿形的形成原理。本课题提出的新齿形来自实践，师法自然。自然形成的齿形无论优劣都值得深思。本文提出的新齿形来自实践，师法自然。自然形成的齿形无论优劣都值得深思。中科院副院长白春礼，根据沙漠中某些沙丘的形状很稳定，推测其周围气流稳定，发明火箭燃烧室稳定器。充分说明对自
24、然现象的模仿有时可产生重大发现。本文应用有限元多项式件对一些冶金重载齿轮齿面发生变形和磨损后仍长期平稳运行正常工作的齿形进行弯曲应力计算，使齿轮表面能得到尽可能高的弯曲阶数，以提高其弯曲强度。通过理论研究，提出齿廓啮合的新理论、新方法。1.2.3研究的方法与技术路线：1.研究的方法：应用ANSYS软件对建立的高阶齿轮啮合模型进行有限元分析，得出弯曲应力的分布及变化规律。有限元方法发展到今天。已经成为一门相当复杂的实用工程技术。ANSYS(analysissystem)是一种融结构、热、流体、电磁和声学于一体的大型CAE通用有限元分析软件。可广泛应用于航空航天、机械、汽车交通、电子。2.技术路线
25、：用齿轮仿形原理和高阶弯曲原则形成齿轮的自然（稳态）齿形，并对其进行分析，整理归纳得出结论。第二章 有限元基础理论与ANSYS应用2.1有限元法及ANSYS介绍2.1.1发展与现状离散化的思想可以追溯到20世纪四十年代，1941年A.Hrennikoff首次提出用离散元素法求解弹性力学问题，当时仅限于用杆结构来构造离散模型，但却可以很好的说明有限元的基本思想。1943年R.Courant在求解扭转问题时为了表征翘曲函数而将截面分成若干三角形区域，在各三角形区域设定一个线性的翘曲函数，这实质上就是有限单元法的基本思路。二十世纪五十年代因航空工业的需要，美国波音公司的专家首次采用三节点三角形单元，
26、将矩形位移法用到平面问题上。此时，原联邦德国斯图加特大学的J.H.Argyris教授发表了一组能量原理与矩阵分析的论文，为这一方法的理论基础作出了杰出的贡献。1960年美国的R.W.Clough教授在平面应力分析的有限单元法论文中首次提到了有限单元一次，此后得到广泛的认可。二十世纪六十年代，有限元法发展迅速，除力学界外，许多数学家也参加了这一工作，奠定有限单元法的理论基础，发展了各种各样的单元模型，扩大了有限元的应用范围。二十世纪七十年代以来，有限元法进一步得到推广和发展，其应用范围扩展到所有工程领域，成为连续介质问题数值解法中最活跃的分支。有限元法的基本思想是将物体离散成有限个且按一定方式相
27、互连接在一起的单元，所有的单元构成一个组合，来模拟或逼近原来的物体，从而将一个连续的无限自由度问题简化为离散的有限自由度问题来求解的一种数值分析法。物体被离散后通过对其中各个单元进行分析，最终得到整个物体的分析结果。网格划分中每一个小块物体称为单元，确定单元形状、单元之间相互连接的点成为节点。单元上节点处的结构内力成为节点力，外力为节点载荷。ANSYS软件是融合结构、流体、电磁场、声场和耦合场分析于一体的大型通用有限元软件。由世界最大的有限元分析的美国ANSYS公司开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享与交换。ANSYS公司成立于1970年，总部位于美国宾西法尼的匹兹堡，致力于CAE技
28、术的研究和发展。如今，ANSYS软件已经成功地应用于世界的各个领域，ANSYS程序是一个功能强大、应用灵活的设计分析及优化软件包，可以浮动运行于从PC、工作站到巨型计算机的各种计算机及操作系统。日前，ANSYS公司发布了ANSYS13.0，用户可以通过一个非常直接的、方便的界面完成多载荷步加载、求解以及后处理。2.1.2ANSYS基本操作ANSYS界面与操作，无论版本怎样变化，仅作少量的改进，具有较强的继承性，形成了自己固有的风格，具有操作直观易行的特点。ANSYS13.0的一般安装步骤：1.首先要确保系统已经安装有虚拟光驱软件。雨菲的机器安装有 Deamon Tools Lite，就以之为例
29、。2.在Deamon Tools Lite中加载ANSYS文件夹中的两个ISO镜像文件。3.选择两个镜像中的A光盘，文件名为ANSYS.13.0.ANSYS.13.0.ANSYS.13.0.ANSYS.13.0.m-a1332a.iso并点击绿色的三角形按钮载入虚拟光驱。4.如果系统有光盘自动播放的功能，就会自动弹出来对话框，我们要选择“运行setup.exe”，如果光盘没有自动运行，我们需要手动打开我的电脑，进入虚拟光驱盘，在根目录下找到“setup.exe”并执行（Vista或Win7用户建议右键点击图标，选择“以管理员身份运行“之后讲出现ANSYS安装的选项。5.我们选择第一项“Inst
30、all ANSYS“开始安装ANSYS，可以看到许可界面，依然是同意。6.这时出现的是安装选项，首先选择安装的路径，随便写，由于软件比较大，不推荐安装到C盘。下面有两个选择框，建议都选中，打上勾。7.这里看到的是安装功能的选择。反正我们用破解的，而且也不差啥硬盘空间，就都选择打上勾。8.这里要填一些信息，由于我们木有这些信息，也就不需要填写，底下有两个SKIP的选项，都选中打上勾，然后进入下一步。9.又是一个填信息的，依然两个全选择，然后下一步。10.这是最后一个了，不需要任何填写，选中SKIP然后点击下一步。11.这里要选择一些配置，不许改填，点击选择后，然后就下一步，开始ANSYS的正式安
31、装。12.直接下一步。13.在安装之前它把配置列出来，确定后，进入下一步。14.进入了漫长的等待，进入系统文件解压过程。15.67个文件解压缩完毕之后提示要换光盘，这是在Deamon Tools Lite中加载B光盘，然后点击那个绿色的小三角，然后在ANSYS的安装界面直接确定就可以。16.后进入40个文件的解压。17.程序会在系统里配置一段时间的，这个时候EXIT按钮不可选，只需耐心等待。18.这个时候会弹出来一个对话框，让你填一些东西，别的我们都不要改，这个Hostname1是一定要填的，我们要输入的就是自己的计算机名。如果不知道的话，在我的电脑上点击右键查看属性里面有19.Ok之后还得配
32、置一会儿，等着就会出现exit的按钮了，点击exit退出。20.又弹出来对话框，单击NEXT。21.这个是ANSYS的一个广告，无需理会，直接选择FINISH结束安装程序22.安装过程就到此为止了，我们接下来进行破解工作，首先把虚拟光驱换回A盘23.又到了这个初始的界面，我们这回选择倒数第二项，Install ANSYS Lincense Mananger24.会弹出来一个警告，不理会，直接OK后NEXT25.安装路径不可选，只需将最后一项打勾确定。26.让我们确定安装组件，就这一个Lincence Manager，直接NEXT。27.稍等一会儿Next又出现了，单击next。28.还让你确定
33、一遍，直接NEXT29.安装完毕，直接NEXT。30.自动弹出一个对话框，我们不做修改，直接CONTINUE。31.再点击一下CONGINUE我们发现会弹出一个浏览框让我们选择许可文件。我们先不管他，直接打开ANSYS文件夹，里面除了两个ISO镜像文件外还有一个压缩包，解压开来，发现一个exe文件和一个文本文件。32.我们执行那个exe文件（VISTA 和 WIN7 请使用管理员身份执行）33.会弹出来一个命令行界面，我们选择y后按回车，经过计算后程序结束，按任意键退出34.这个时候会发现文件夹里面多了一个lincense的文本文件，我们在ANSYS的那个文件浏览框里选择这个文件，然后直接CO
34、NTINUE。35.再按两下CONTINUE ,之后等一会儿，发现了可以按EXIT 出去之后再按一下EXIT就好了，然后就是一直按各种EXIT结束安装程序。 2-1 安装完成后ANSYS13.0主界面36.安装破解结束了，可以在开始菜单中找到相关的程序，ANSYS安装完毕。ANSYS的典型分析过程：下面以圆孔应力集中实例简要说明ANSYS分析问题的操作步骤。问题描述：一个承受单向拉伸的无限大板，在其中心位置有一个小圆孔。材料属性为弹性模量E=2e11Pa，泊松比为0.3，拉伸的均布载荷q=1000Pa，厚度t=0.1mm。1. 定义工作文件名和工作标题（1） 定义工作文件名：执行Utility
35、 MenuFileChange Jobname命令，在弹出的在弹出的Change Jobname对话框中输入“Plate”。选择New log and error file复选框，单击OK按钮。（2） 定义工作标题：执行UtilityFileChange Title 命令，在弹出的Change Title对话框中输入“The Analysis of Plate Stress with small Circle”，单击OK按钮。（3） 重新显示：执行Utility MenuPlotReplot命令。（4） 关闭三角坐标符号：执行Utility MenuPlotCtrlsWindow Contro
36、lsWindow Options命令，弹出Window Options对话框。在Location of triad下拉列表框中选择Not Shown选项，单击OK按钮。2. 定义单元类型和材料属性（1） 选择单元类型：执行Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Dele te命令，弹出Element Type对话框。单击Add按钮，弹出如图2-2所示的 Library of Element Type 对话框 。选择“Structural Solid”和“Quad 8 node 183”选项，单击OK按钮，然后单击Close按钮. 2-2 Librar
37、y of Element Type 对话框（2） 设置材料属性：执行Main MenuPreprocessorMaterial Models命令，Material Models命令，弹出Define Material Models Behavior窗口。双击Material Model Available列表框中的“Structural/Linear/Elastic/Isotropic”选项，弹出Linear Isotropic Material Properties for Material Number 1对话框。在EX和PRXY文本框中分别输入“2e11”及“0.3”。单击OK按钮，然后
38、执行MaterialEixt命令，完成材料属性设置。（3） 保存数据：单击ANSYS Toolbar中的SAVE_DB按钮。3. 创建几何模型 （1） 生成一个矩形面：执行Main MenuPreprocessorModelingCreateAreasRectangleBy Dimensions命令，弹出Create Rectangle by Dimensions对话框。如图2-3所示输入数据，单击OK按钮，在Output Window窗口中显示一个矩形。 2-3 输入数据 （2） 生成一个圆孔：执行Main MenuPreprocessorModelingCreateAreasCircleS
39、olid Circle命令，弹出如图2-4所示的Solid Circular Area对话框。分别在WPX,WPY和Radius文本框中输入0,0,5.单击OK按钮，生成结果如图2-5所示。 2-4 Solid Circular Area对话框 2-5 生成的圆面与矩形面的结果（3） 执行面相减操作：执行Main Menu PreprocessorModelingOperateBooleansSubtractAreas命令，弹出一个拾取框。拾取编号为A1的面，单击OK按钮。然后拾取编号为A2的圆面，单击OK按钮。生成结果如图2-6所示。2-6面向减操作后的结果（4） 保存几何模型：单击ANSY
40、S Toolbar中的SAVE_DB按钮。4. 生成有限元网格（1） 寸大小：执行Main MenuPreprocessorMeshingSize CntrlsManualSizeGlobalSize命令，弹出如图2-7所示的Global Element Sizes对话框。在Element edge length文本框中输入“0.5”，单击OK按钮。图2-7 Global Element Sizes（2） 由网格划分单元：执行Main MenuPreprocessorMeshAreasFree命令，弹出一个拾取框。拾取编号为A3的面，单击OK按钮，生成网格如图2-8所示。图2-8 生成的网格（
41、3） 保存结果：单击工具栏中SAVE_DB按钮。5. 施加载荷并求解（1） 施加约束条件：执行Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructrualDisplacementOn Lines命令，弹出一个拾取框。拾取编号为L10和L9的线，单击OK按钮，弹出如图2-9所示的Apply U，ROT on Lines对话框。选择“UX”选项，单击OK按钮。图2-9 Apply U，ROT on Lines对话框（2） 施加载荷：执行Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructuralPressureOn Lines命令，弹出一个拾
42、取框。拾取编号为L2的线，单击OK按钮，弹出如图2-10所示的Apply PRES value文本框中输入“-1000”，单击OK按钮，生成结果如图2-11所示。2-10 Apply PRES on lines 对话框2-11施加载荷后的生成结果（3） 求解：执行Main MenuSolutionSolveCurrent LS命令，弹出一个提示框。浏览后执行FileClose命令，单击OK按钮开始求解运算。当出现一个Solution is done 对话框时，单击Close按钮，完成求解运算。（4） 保存分析结果：执行Utility MenuFileSave as命令，弹出Save as对话框
43、。输入“Plate RESU”,单击OK按钮。6. 浏览计算结果（1） 显示变形形状：Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsDeformed shape命令，弹出如图2-12所示的Plot Deformed Shape对话框。选择“Defunderformed”单选按钮，单击OK按钮，生成结果如图2-13所示。2-12 Plot Deformed Shape对话框2-13 变形形状的生成结果（2） 列出节点的结果：执行Main MenuGeneral PostprocList ResultsNodal Solution命令，弹出如图2-14所示的List N
44、odal Solution对话框。在Item to be listed的左右列表框中分别选择“Stress”选和“von Mises Stress”选项，单击OK按钮。每个单元角节点的6个应力分量将以列表的方式显示，如图2-15所示。执行FileSave as命令，可将其作为一个文本文件保存。图2-14 List Nodal Solution对话框2-15 单元角节点的六个应力分量的结果（3） 浏览节点上的Von Mises应力值：执行Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsContour PlotNodal Solu命令，弹出如图2-16所示的Contour
45、 Nodal Solution Data对话框。在Item to be contoured的左右列表框中分别选择“Stress ”和“von Mises Stress”选项，单击OK按钮，生成结果如图2-17所示。2-16 Contour Nodal Solution Data对话框2-17 生成的节点 von-Mises应力结果7. 以扩展的方式现实计算结果（1） 设置扩展模式：执行Utility MenuPlotCtrlsStyleSymmetry ExpansionPe riodic/Cyclic Symmetry Expansion命令，弹出如图2-18所示的Periodic/Cy clic Symmetry Expansion对话框。选中“Reflect about YZ”单选按钮，单击 OK按钮，生成结果如图2-19所示2-18 Periodic/Cyclic Symmetry Expansion对话框图2-19 扩展生成结果（2） 以等值线方式显示：执行Utility MenuPlotCtrlsDevice Options命令，弹出如图2-20所示的Device Options对话框。选择Vector mode （wi