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1、叶轮叶片叶轮叶片练习练习 2A耦合耦合INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2A.耦合耦合 叶轮叶片叶轮叶片 说明说明对叶轮的对叶轮的 30扇区使用耦合。扇区使用耦合。确定叶片在绕确定叶片在绕Z轴轴1000弧度弧度/秒角速度载荷下的秒角速度载荷下的 von Mises 应力分布。应力分布。January 30,2001Inventory#001444W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7
2、-Part 2Workshop Supplement2A.耦合耦合 叶轮叶片叶轮叶片载荷和材料特性载荷和材料特性January 30,2001Inventory#001444W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2A.耦合耦合 叶轮叶片叶轮叶片1.按教师指定的工作目录，用按教师指定的工作目录，用“cp-blade”作为作业名，进入作为作业名，进入 ANSYS。2.恢复恢复“cp-blade.db1”数据库文件数据库文件:Utility Menu File Res
3、ume from 或使用命令:RESUME,cp-blade,db13.进入前处理器，分别定义单元类型进入前处理器，分别定义单元类型1为为SOLID95,单元类型单元类型2为为MESH200。对对MESH200单元单元设置设置KEYOPY(1)=5：Main Menu Preprocessor Element Type Add/Edit/Delete Add.选择选择“Structural Solid”和和“Brick 20node 95”,然后按然后按 Apply选择选择“Not Solved”and“Mesh Facet 200”,然后按然后按OK选择选择Options.Set K1=“T
4、RIA 6-NODE”,然后按然后按OKClose或使用命令:/PREP7ET,1,SOLID95ET,2,MESH200KEYOPT,2,1,5January 30,2001Inventory#001444W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2A.耦合耦合 叶轮叶片叶轮叶片4.使用使用VSWEEP对体对体volume 2进行网格剖分进行网格剖分:Main Menu Preprocessor MeshTool 选择选择“Hex”（六面体）和六面体）和“Swee
5、p”（扫掠）扫掠）,然后选择然后选择 Sweep或使用命令:VSWEEP,25.选择选择“智能尺寸智能尺寸”等级等级4并用并用 MESH200 单元对单元对1号面剖分网格（扇区底侧边界）号面剖分网格（扇区底侧边界）:Main Menu Preprocessor MeshTool 智能尺寸智能尺寸”等级置为等级置为4Mesh置为置为 Areas选择选择“Tri”和和“Free”,然后按然后按 Mesh或使用命令:SMRT,4AMESH,1January 30,2001Inventory#001444W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION T
6、O ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2A.耦合耦合 叶轮叶片叶轮叶片6.拷贝拷贝1号面的网格到号面的网格到11号面号面(扇区高段一侧边界扇区高段一侧边界):Main Menu Preprocessor -Modeling-Copy Area Mesh+拾取拾取1号面号面(或者在或者在ANSYS输入窗口键入输入窗口键入“1”后按后按 Enter键键)OK拾取拾取11号面号面(或者在或者在ANSYS输入窗口键入输入窗口键入“11”后按后按 Enter键键)在拾取对话框中选择在拾取对话框中选择OK设置设置 KCN=1设置设置DY=30按按OK或使用命令:MSHC
7、OPY,AREA,1,11,1,0,30January 30,2001Inventory#001444W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2A.耦合耦合 叶轮叶片叶轮叶片7.使用使用 SOLID95 对对1号体剖分网格号体剖分网格:Main Menu Preprocessor MeshTool 或使用命令:VMESH,18.将将 SOLID95 退化为退化为 SOLID92 单元单元:Main Menu Preprocessor -Meshing-Modify
8、 Mesh Change Tets.或使用命令:TCHG,95,92,3January 30,2001Inventory#001444W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2A.耦合耦合 叶轮叶片叶轮叶片9.在柱坐标系在柱坐标系(CSYS,1)中，把边界低侧节点自由度耦合到边界高侧节点的自由度中，把边界低侧节点自由度耦合到边界高侧节点的自由度:Main Menu Preprocessor Coupling/Ceqn Offset Nodes 设置设置KCN=1设
9、置设置 DY=30选择选择OK或使用命令:CPCYC,ALL,0.0001,1,0,30January 30,2001Inventory#001444W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2A.耦合耦合 叶轮叶片叶轮叶片10.在在X=0(或者在柱坐标系中或者在柱坐标系中 r=0)的节点上约束的节点上约束UX 和和UY:10a.在在X=0选择节点选择节点:Utility Menu Select Entities.或使用命令:NSEL,S,LOC,X,010b.约束
10、节点约束节点UX、UY自由度自由度:Main Menu Preprocessor Loads -Loads-Apply -Structural-Displacement On Nodes+或使用命令:D,ALL,UX,UY11.为了防止在为了防止在Z方向的刚体运动（轴向），约束坐标原点处节点方向的刚体运动（轴向），约束坐标原点处节点(2426号节点号节点)UZ自由度自由度:11a.再选择再选择Z=0处节点子集处节点子集:Utility Menu Select Entities.或使用命令:NSEL,R,LOC,Z,011b.约束所选节点约束所选节点 UX,UY,和和UZ 自由度自由度:Main
11、 Menu Preprocessor Loads -Loads-Apply -Structural-Displacement On Nodes+或使用命令:D,ALL,UZJanuary 30,2001Inventory#001444W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2A.耦合耦合 叶轮叶片叶轮叶片12.选择所有节点并把节点的坐标系改变到总体柱坐标系选择所有节点并把节点的坐标系改变到总体柱坐标系:12a.选择所有节点选择所有节点:Utility Menu S
12、elect Everything或使用命令:NSEL,ALL12b.把激活坐标系设置为总体柱坐标系把激活坐标系设置为总体柱坐标系:Utility Menu WorkPlane Change Active CS to Global Cylindrical或使用命令:CSYS,112c.改变节点坐标系到总体柱坐标系改变节点坐标系到总体柱坐标系:Main Menu Preprocessor -Modeling-Move/Modify -Rotate Node CS-To Active CS+Pick All或使用命令:NROTAT,ALLJanuary 30,2001Inventory#001444
13、W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2A.耦合耦合 叶轮叶片叶轮叶片13.关闭节点耦合符号关闭节点耦合符号:Utility Menu PlotCtrls Symbols 在对话框中选择在对话框中选择“For Individual:”和和“Miscellaneous”,然后选择然后选择 Ok设置设置 CP=“Off”选择选择OK或使用命令:/PBC,CP,014.检查单元检查单元:Main Menu Preprocessor -Meshing-Check Mes
14、h Sel Bad Elems 在对话框中选择在对话框中选择OK选择选择CloseUtility Menu Plot Elements选择选择CloseUtility Menu Select EverythingUtility Menu Plot Elements或使用命令:CHECK,ESEL,WARNEPLOTESEL,ALLEPLOTJanuary 30,2001Inventory#001444W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2A.耦合耦合 叶轮叶片
15、叶轮叶片15.存储数据库并获取解答存储数据库并获取解答:Pick the“SAVE_DB”button in the Toolbar (or select:Utility Menu File Save as Jobname.db)Main Menu Solution -Solve-Current LS查看查看“/STATUS Command”然后关闭对话框然后关闭对话框选择选择OK选择选择Close-关闭黄色信息框完成求解关闭黄色信息框完成求解或使用命令:SAVE/SOLUSOLVEJanuary 30,2001Inventory#001444W2-INTRODUCTION TO ANSYS
16、5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2A.耦合耦合 叶轮叶片叶轮叶片16.进入后处理器，画出进入后处理器，画出 von Mises 应力应力:Main Menu General Postproc Plot Results -Contour Plot-Nodal Solu.或使用命令:/POST1PLNSOL,S,EQVJanuary 30,2001Inventory#001444W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part
17、2Workshop Supplement2A.耦合耦合 叶轮叶片叶轮叶片17.画出画出2号体（叶片）的号体（叶片）的 von Mises 应力应力:Utility Menu Select EntitiesSele Below(to select everything below selected volumes)Main Menu General Postproc Plot Results -Contour Plot-Nodal Solu.或使用命令:VSEL,S,2ALLSEL,BELOW,VOLUPLNSOL,S,EQVJanuary 30,2001Inventory#001444W2-I
18、NTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2A.耦合耦合 叶轮叶片叶轮叶片18.画出画出1号体（基座）的号体（基座）的 von Mises 应力应力:Utility Menu Select EntitiesSele Below (to select everything below selected volumes)Replot或使用命令:VSEL,S,1ALLSEL,BELOW,VOLUPLNSOL,S,EQVJanuary 30,2001Inventory#001444
19、W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2A.耦合耦合 叶轮叶片叶轮叶片19.选择全部实体并把结果扩展选择全部实体并把结果扩展 360 度度:Utility Menu Select EverythingUtility Menu PlotCtrls Style Symmetry Expansion User-Specified Expansion 设置设置NREPEAT=12设置设置TYPE=Polar设置设置DY=30,然后选择然后选择 OKUtility Men
20、u PlotCtrls Pan,Zoom,Rotate.选择选择ISO选择选择Fit或使用命令:/EXPAND,12,PLOAR,FULL,30/VIEW,1,1,1,1/AUTO,1/REPLOT20.存储并退出存储并退出 ANSYS:Pick the“QUIT”button in the Toolbar或使用命令:SAVEFINISH/EXITJanuary 30,2001Inventory#001444W2-涡轮叶片涡轮叶片练习练习 2B约束方程约束方程INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Work
21、shop Supplement2B.约束方程约束方程涡轮叶片涡轮叶片说明说明使用约束方程连接涡轮叶片和叶片支座，然后施加使用约束方程连接涡轮叶片和叶片支座，然后施加X方向方向1000 in/sec2 的的加速度进行应力分析。加速度进行应力分析。January 30,2001Inventory#001444W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2B.约束方程约束方程涡轮叶片涡轮叶片载荷与材料特性载荷与材料特性January 30,2001Inventory#001
22、444W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2B.约束方程约束方程涡轮叶片涡轮叶片1.按教师指定的工作目录，用按教师指定的工作目录，用“ce-blade”作为作业名，进入作为作业名，进入 ANSYS。2.恢复数据库文件恢复数据库文件“ce-blade.db1”:Utility Menu File Resume from 或使用命令:RESUME,ce-blade,db13.选择基座单元选择基座单元(材料号为材料号为 2)然后画出单元然后画出单元:Utility
23、Menu Select Entities Utility Menu Plot Elements或使用命令:ESEL,S,MAT,2EPLOTJanuary 30,2001Inventory#001444W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2B.约束方程约束方程涡轮叶片涡轮叶片4.选择叶片表面在基座上的节点选择叶片表面在基座上的节点:4a.选择选择 Z=0 位置的节点然后画出它们位置的节点然后画出它们:Utility Menu Select Entities U
24、tility Menu Plot Nodes或使用命令:NSEL,S,LOC,Z,0NPLOT4b.不选择与单元相连的节点不选择与单元相连的节点:Utility Menu Select Entities Utility Menu Plot Nodes或使用命令:NSLE,UNPLOTJanuary 30,2001Inventory#001444W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2B.约束方程约束方程涡轮叶片涡轮叶片5.进入前处理器，生成进入前处理器，生成“邻
25、近区域邻近区域”的约束方程的约束方程:Main Menu Preprocessor Coupling/Ceqn Adjacent Regions.认可缺省的单元容差认可缺省的单元容差(TOLER=0.25)选择选择OKUtility Menu Plot Elements或使用命令:/PREP7CEINTF,0.25EPLOTJanuary 30,2001Inventory#001444W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2B.约束方程约束方程涡轮叶片涡轮叶片6
26、.选择全部实体，并约束全部基座前面（选择全部实体，并约束全部基座前面（25号面）上的全部自由度号面）上的全部自由度:Utility Menu Select EverythingUtility Menu PlotCtrls Numbering 设置设置 AREA=“On”设置设置Elem/Attrib numbering=“No numbering”设置设置/NUM=Colors&numbers选择选择OKUtility Menu Plot AreasMain Menu Preprocessor Loads -Loads-Apply -Structural-Displacement On Are
27、as+或使用命令:ALLSEL,ALL/PNUM,AREA,1/NUMBER,0APLOTDA,25,ALLJanuary 30,2001Inventory#001444W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2B.约束方程约束方程涡轮叶片涡轮叶片7.画出单元，然后存储数据库画出单元，然后存储数据库:Utility Menu Plot Elements在工具条上拾取“SAVE_DB”或使用命令:EPLOTSAVE8.求解求解:Main Menu Solution
28、-Solve-Current LS或使用命令:/SOLUSOLVEJanuary 30,2001Inventory#001444W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2B.约束方程约束方程涡轮叶片涡轮叶片9.进入通用后处理器，画出进入通用后处理器，画出 von Mises 应力应力:Main Menu General Postproc Plot Results -Contour Plot-Nodal Solu.或使用命令:/POST1PLNSOL,S,EQVJa
29、nuary 30,2001Inventory#001444W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2B.约束方程约束方程涡轮叶片涡轮叶片10.存储并退出存储并退出 ANSYS:Pick the“QUIT”button in the Toolbar选择选择“Save Everything”选择选择OK或使用命令:SAVEFINISH/EXIT,ALLJanuary 30,2001Inventory#001444W2-摆杆摆杆练习练习 2C约束方程约束方程-刚性区刚性
30、区INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2C.约束方程约束方程-刚性区刚性区摆杆摆杆说明说明用用“刚性区刚性区”(约束方程约束方程)替代摆杆右边替代摆杆右边2/3模型模型.刚性摆杆刚性摆杆(EX=2.11e6 kgf/cm2),右端施有右端施有500 kgf 的竖向力作用的竖向力作用(在在 X=33 cm处处).注释注释:1 kgf=9.81 N,1 kgf/cm2=98066.5 PaJanuary 30,2001Inventory#001444W2-INTRODU
31、CTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2C.约束方程约束方程-刚性区刚性区摆杆摆杆载荷和材料特性载荷和材料特性January 30,2001Inventory#001444W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2C.约束方程约束方程-刚性区刚性区摆杆摆杆1.按教师指定的工作目录，用按教师指定的工作目录，用“swaybar-cerig”作为作业名，进入
32、作为作业名，进入 ANSYS。2.读入文件读入文件“swaybar1.inp”:Utility Menu File Read Input from 或使用命令:/INP,swaybar1,inpJanuary 30,2001Inventory#001444W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2C.约束方程约束方程-刚性区刚性区摆杆摆杆3.在在X=33,Y=0,Z=0 处定义节点处定义节点(节点号为节点号为 8000):Main Menu Preprocesso
33、r -Modeling-Create Nodes或使用命令:N,8000,334.设置单元类型为设置单元类型为 2 并在并在8000号节点上建立号节点上建立 MASS21 单元单元:Main Menu Preprocessor -Attributes-Define Default Attribs.Main Menu Preprocessor -Modeling-Create Elements-Auto Numbered-Thru Nodes+或使用命令:TYPE,2E,80005.在在8000号节点上施加号节点上施加FY方向方向-500 kgf 的集中载荷的集中载荷:Main Menu Pre
34、processor Loads -Loads-Apply -Structural-Force/Moment On Nodes+或使用命令:F,8000,FY,-500January 30,2001Inventory#001444W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2C.约束方程约束方程-刚性区刚性区摆杆摆杆6.选择选择 X=10 的全部节点和的全部节点和8000号节点号节点:Utility Menu Select Entities Utility Menu P
35、lot Nodes(Or pick PLOT on Selection Tool).或使用命令:NSEL,S,LOC,X,10NSEL,A,8000NPLOT7.在在X=10的全部节点和的全部节点和8000号节点之间生成自由度号节点之间生成自由度 UX、UY 的刚性连线的刚性连线:Main Menu Preprocessor Coupling/Ceqn Rigid Region+或使用命令:CERIG,8000,ALL,UX,UY在这种情况下在这种情况下,不能在菜单中用不能在菜单中用“ALL”拾取。直接输入命令会更拾取。直接输入命令会更方便。方便。January 30,2001Inventor
36、y#001444W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2C.约束方程约束方程-刚性区刚性区摆杆摆杆8.选择所有节点选择所有节点,打开力和约束方程符号并画出单元打开力和约束方程符号并画出单元:Utility Menu Select Entities Utility Menu PlotCtrls Symbols Utility Menu Plot Elements或使用命令:NSEL,ALL/PBC,F,1/PBC,CE,1EPLOTJanuary 30,2001I
37、nventory#001444W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2C.约束方程约束方程-刚性区刚性区摆杆摆杆9.存储数据库，然后用存储数据库，然后用 PCG 优化求解器求解优化求解器求解:Main Menu Solution -Analysis Type-Soln Control.Utility Menu File Save as Jobname.dbMain Menu Solution -Solve-Current LS或使用命令:/SOLUEQSLV,P
38、CGSAVESOLVEJanuary 30,2001Inventory#001444W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2C.约束方程约束方程-刚性区刚性区摆杆摆杆10.不选不选 MASS21 单元，然后进入后处理器单元，然后进入后处理器 POST1 画出画出 SEQV（von Mises应力）应力）的节点解的节点解:Utility Menu Select Entities.Main Menu General Postproc Plot Results -Co
39、ntour Plot-Nodal Solu.或使用命令:ESEL,U,ENAME,21/POST1PLNSOL,S,EQVJanuary 30,2001Inventory#001444W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2C.约束方程约束方程-刚性区刚性区摆杆摆杆11.画出位移画出位移:Main Menu General Postproc Plot Results -Contour Plot-Nodal Solu.或使用命令:PLNSOL,U,SUMJanua
40、ry 30,2001Inventory#001444W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2C.约束方程约束方程-刚性区刚性区摆杆摆杆12.如果时间允许，求解整个模型，然后与使如果时间允许，求解整个模型，然后与使用用刚性连接模型的结果进行比较刚性连接模型的结果进行比较:Utility Menu File Read Input from Select the“swaybar2.inp”file,then OK或使用命令:/INP,swaybar2,inp13.求解
41、完成后求解完成后,进入后处理器进入后处理器 POST1并画出并画出 SEQV（von Mises应力）的节点解应力）的节点解:Main Menu General Postproc Plot Results -Contour Plot-Nodal Solu.或使用命令:/POST1PLNSOL,S,EQVJanuary 30,2001Inventory#001444W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2C.约束方程约束方程-刚性区刚性区摆杆摆杆14.选择体选择体
42、1到体到体15以及与体以及与体1到体到体15有关的所有单元和节点，然后画出有关的所有单元和节点，然后画出 节点上的节点上的SEQV（von Mises应力）解应力）解:Utility Menu Select Entities Main Menu General Postproc Plot Results -Contour Plot-Nodal Solu.或使用命令:VSEL,S,1,5ALLSEL,BELOW,VOLUPLNSOL,S,EQV/AUTO,1/REPLOTJanuary 30,2001Inventory#001444W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Par
43、t 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2C.约束方程约束方程-刚性区刚性区摆杆摆杆15.画出位移画出位移:Main Menu General Postproc Plot Results -Contour Plot-Nodal Solu.或使用命令:PLNSOL,U,SUMJanuary 30,2001Inventory#001444W2-INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2INTRODUCTION TO ANSYS 5.7-Part 2Workshop Supplement2C.约束方程约束方程-刚性区刚性区摆杆摆杆16.存储并退出存储并退出 ANSYS:在工具条上拾取“QUIT”。选择选择“Save Everything”选择选择OK或使用命令:SAVEFINISH/EXIT,ALLJanuary 30,2001Inventory#001444W2-