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第七章 平面问题分析实例 本章将介绍工程常见的一大类问题：平面问题。平面问题的模型上可以大大简化而又 不失精度。平面问题分为平面应力问题和平面应变问题。本章中将对平面应力问题举例进 行介绍，平面应变问题的分析过程和要求与平面应力问题基本一致，所区别的只是单元的 行为方式选项设置不同而已，平面应力要求选择的是 Plane Stress ，而平面应变问题选择 Plane Strain 。 本章中通过对高速旋转的光盘的应力分析来介绍 ANSYS 中关于平面应力问题分析的 基本过程和注意事项。 7 ．1 问题描述 标准光盘，置于 52 倍速的光驱中处于最大读取速度（约为 10000 转/分），计算其应 力分布。 标准光盘参数： 外径：120mm 内孔径：15mm 厚度：1.2mm 弹性模量1.6 ×104 MPa 密度：2.2 ×103 Kg/m 3 7 ． 2 建立模型 虽然本实例模型比较简单，但是也包含了 ANSYS 分析的各个过程，其中包括设定分 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 ，长度为 mm 。 7 ．2 ．1 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，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Change Jobname （弹出修 改文件名）对话框，如图7.1 所示。 图7.1 设定分析文件名 （2 ）在Enter new jobname （输入新文件名）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7.2 所示。 图7.2 设定分析标题 （5 ）在Enter new title （输入新标题）文本框中输入文字“static analysis of a high-speed rotating CD ”，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Utility Menu | Plot | Replot，指定的标题“static analysis of a high-speed rotating CD ”将显示在图形窗口的左下角。 （8 ）选取菜单路径Main Menu | Preference ，将弹出Preference of GUI Filtering （菜单 过滤参数选择）对话框，选中Structural 复选框，单击 按钮确定。 7 ．2 ．2 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，选定适合具体分析的单元类型。本例中选用4 节点四边形板单元PLANE42 ， PLANE42 不仅可用于计算平面应力问题，还可以用于分析平面应变和轴对称问题。 （1）选取菜单路径Main Menu | Preprocessor | Element Type | Add/Edit/Delete，将弹出 Element Types （单元类型）对话框。 （2 ）单击 按钮，将弹出Library of Element Types （单元类型库）对话框,如图7.3 所示。