武漢科技大學(xué)《結(jié)構(gòu)分析的計(jì)算機(jī)算法》作業(yè)

結(jié)構(gòu)分析的計(jì)算機(jī)算法作業(yè)學(xué)院機(jī)械自動(dòng)化學(xué)院專業(yè)機(jī)械制造及其自動(dòng)化學(xué)號學(xué)生姓名日期《結(jié)構(gòu)分析的計(jì)算機(jī)算法》作業(yè)——patran&nastran有限元軟件進(jìn)行分析一、問題的描述1.結(jié)構(gòu)分析的對象：此次結(jié)構(gòu)分析的對象為一圓形截面的標(biāo)準(zhǔn)拉伸試件，其機(jī)構(gòu)如圖1所示。圖1拉伸試件示意圖其中D1=8mm，D2=20mm，L0=80mm，L1=100mm，L2=180mm，R=6mm。設(shè)定拉桿材料為Q235。2.工作載荷：拉桿的左右端面上施加軸向?qū)ΨQ載荷p，且p=10000N。3.邊界條件：考慮拉桿的受力情況，拉桿在整個(gè)受拉過程中不發(fā)生扭轉(zhuǎn)，中心平面處應(yīng)不發(fā)生軸向位移，故在拉桿的對稱中心平面上應(yīng)施加軸對稱約束。4.分析的目的及內(nèi)容：本次有限元分析為靜力分析，目的是求解出拉桿在載荷作用下的受力與變性情況，進(jìn)而對拉桿進(jìn)行強(qiáng)度校核與剛度分析。二、分析模型由拉桿的幾何機(jī)構(gòu)可以看出，模型是上下左右對稱的，可以對拉桿的八分之一進(jìn)行建模，再進(jìn)行有限元網(wǎng)格的劃分，再通過鏡像得到整個(gè)模型和網(wǎng)格。在橫截面上用映射網(wǎng)格劃分模式劃分四邊形網(wǎng)格，然后將四邊形網(wǎng)格拉伸成六面體網(wǎng)格，連接大截面和小截面的連接處，可以用旋轉(zhuǎn)生成六面體的方法畫網(wǎng)格；在六邊形處，可以在一個(gè)面上畫出四分之一的網(wǎng)格，然后進(jìn)行拉伸。從拉桿的受力與結(jié)構(gòu)來看，拉桿受對稱載荷作用，且不產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)。所以應(yīng)在中間節(jié)點(diǎn)處施加X方向的約束，固定沿拉桿軸向的自由度；而在拉桿的兩端分別施加Y方向與Z方向的約束，固定拉桿徑向自由度。施加約束的各節(jié)點(diǎn)同時(shí)約束三個(gè)方向的扭轉(zhuǎn)。由于拉桿所受應(yīng)力為對稱拉應(yīng)力，故左右兩端節(jié)點(diǎn)施加拉應(yīng)力，因p=10000N，拉桿端面直徑D2=20mm，所以拉桿兩端受到壓強(qiáng)為P=Mpa。采用MD.Patran2008作為前后處理器，MD.Nastran作為求解器。三、模型創(chuàng)立過程通過前面的分析，現(xiàn)在可以使用patran&nastran對拉桿進(jìn)行有限元分析。在Patran中建立幾何實(shí)體模型1.1安裝Patran和Nastran有限元分析軟件軟件安裝完成后，桌面上顯示Patran和Nastran的快捷圖標(biāo)。首先設(shè)置工作目錄：在D盤中新建文件夾“patranfile”，鼠標(biāo)右擊桌面Patran圖標(biāo)，在彈出的快捷菜單中點(diǎn)擊“屬性”，在“起始位置”處填上“D:\patranfiles\lagan”。建立幾何模型前的準(zhǔn)備工作啟動(dòng)Patran，在Patran界面下點(diǎn)擊File下拉菜單，選擇New，在彈出如下圖的對話框時(shí)，在“文件名”一欄中填寫“”，然后單擊“OK”按鈕。進(jìn)入到Patran的主界面，如圖2所示。圖3應(yīng)用工具欄中的“ModelDimension”一欄中填入模型的最大尺寸180，單擊“OK”按鈕(此處為設(shè)定模型的大致范圍)。圖2圖3修改Patran單位：在主界面下拉菜單欄中點(diǎn)擊“Preference”菜單，再點(diǎn)擊“Geometry”項(xiàng)，在應(yīng)用工具設(shè)置彈出如圖4所示界面。在圖4所示界面的“GeometryScaleFactor”復(fù)選框中選擇“1000.0(Millimeter)”將單位設(shè)置為mm，然后單擊“Apply”按鈕，再點(diǎn)擊“Cancel”，退出單位設(shè)置界面。圖4圖51.3創(chuàng)立局部幾何點(diǎn)單擊Patran主界面中的應(yīng)用工具欄里面的“Geometry按鈕，在應(yīng)用工具設(shè)置欄彈出如圖5所示的幾何操作界面?！痹趫D5所示的界面中，選擇“Creat/Point/XYZ”方式創(chuàng)立點(diǎn)。首先去點(diǎn)“AutoExecute”前面的勾，在“PointCoordinatesList”一欄中填入“[000]”，然后單擊“Apply”按鈕。單擊主界面的“Display”下拉菜單中的“Geometry”一欄，彈出如圖6所示的對話框，然后將“PointSize”撥動(dòng)到11，并點(diǎn)擊“ShowAllGeometryLabels”按鈕，然后單擊“Apply”按鈕，再單擊“Cancel”(此處的設(shè)置是將創(chuàng)立點(diǎn)的編號顯示出來，并調(diào)整點(diǎn)顯示的大小)。在圖5所示界面中，在“PointCoordinatesList”一欄中填入“[0-100]”，然后單擊“Apply”按鈕，圖6生成“Point2”。一次在“PointCoordinatesList”一欄中填入“[40-100]”、“[46-40]”、“[50-40]”、“[5000]”。并且依次單擊“Apply”按鈕，生成6個(gè)點(diǎn)如圖7所示。圖7通過點(diǎn)命令創(chuàng)立的6個(gè)點(diǎn)1.4創(chuàng)立局部直線單擊圖5幾何操作界面中的“Action：”復(fù)選框，選擇“Create”，單擊“Object：”，選擇“Curve”，單擊“Method：”，選擇“Point”，設(shè)置如圖8所示，并去掉“AutoExecute”前面的勾，在“StartPointList”一欄中輸入“Point1”(或通過鼠標(biāo)左鍵在圖形區(qū)域中選擇“Point1”，此時(shí)“Point1”也會(huì)顯示在“StartPointList”中)，同理，在“EndPointList”一欄中輸入“Point2”(或用鼠標(biāo)拾取)，在點(diǎn)擊“Apply”，就會(huì)生成如圖9所示的“Curve1”。按照同樣的方法，依次在“StartPointList”和“EndPointList”欄中填入“Point2”和“Point3”、“Point4”和“Point5”、“Point5”和“Point6”、“Point6”和“Point1”，并依次點(diǎn)擊“Apply”，就生成如圖10所示的5條直線。圖8圖9圖101.5創(chuàng)立圓弧曲線在圖8所示的界面中，單擊“Auction：”復(fù)選框，選擇“Creat”，單擊“Object：”，選擇“Curve”，單擊“Method：”，選擇“2DArc2Point”，彈出如圖11所示界面，去掉“AutoExecute”前面的勾，單擊“Option：”復(fù)選框，選擇“Radius”，在“ConstructionPlaneList”一欄中填寫“”，在“ArcRadius”一欄中填寫“6”，“StartPointList”和“EndPointList”分別輸入“Point4”和“Point3”，然后單擊“Apply”，生成如圖12所示的圓弧曲線。圖12圖11圖131.6創(chuàng)立圓弧曲面在圖11所示的界面中，單擊“Auction：”復(fù)選框，選擇“Creat”，單擊“Object：”，選擇“Surface”，單擊“Method：”，選擇“Trimmed”，彈出如圖13所示界面，在“OuterLoopList”一欄中填寫“Curve1:6”(或按住“Shift”鍵用鼠標(biāo)拾取或框選)，然后單擊“Apply”，彈出如圖14所示的操作界面，單擊“Yes”，生成如圖15所示的曲面。說明：單擊“Yes”按鈕后，需要點(diǎn)擊標(biāo)準(zhǔn)工具按鈕欄里面的“SmoothShaded”即“”按鈕，才能顯示圖15所示的內(nèi)容。圖14圖151.7創(chuàng)立圓弧局部的1/8實(shí)體在圖13所示的界面中，單擊“Auction：”復(fù)選框，選擇“Creat”，單擊“Object：”，選擇“Solid”，單擊“Method：”，選擇“Revolve”彈出圖16所示界面，在“Axis”一欄中填寫“”，在“TotalAngle”一欄中填寫“”，去掉“AutoExecute”前面的勾，在“SurfaceList”一欄中選擇圖1-16所創(chuàng)立的曲面“Surface1”(或通過鼠標(biāo)拾取“Surface1”)，單擊“Apply”，生成如圖1-18所示幾何實(shí)體。圖16圖17創(chuàng)立其余點(diǎn)單擊Patran主界面中的應(yīng)用工具欄里面的“Geometry按鈕，在應(yīng)用工具設(shè)置欄彈出如圖4所示的幾何操作界面?！痹趫D4所示的界面中，選擇“Creat/Point/XYZ”方式創(chuàng)立點(diǎn)。首先去點(diǎn)“AutoExecute”前面的勾。在圖5所示界面中，在“PointCoordinatesList”一欄中填入[500-4.618802]、[500-]，然后單擊“Apply”按鈕，生成Point17、Point18。如圖18所示。圖181.9創(chuàng)立剩余局部直線單擊圖4幾何操作界面中的“Action：”復(fù)選框，選擇“Create”，單擊“Object：”，選擇“Curve”，單擊“Method：”，選擇“Point”，設(shè)置如圖8所示，并去掉“AutoExecute”前面的勾，在“StartPointList”一欄中輸入“Point7”在“EndPointList”一欄中輸入“Point17”，在點(diǎn)擊“Apply”，就會(huì)生成如圖19所示的“Curve1”。按照同樣的方法，依次在“StartPointList”和“EndPointList”欄中填入“Point17”和“Point18”、“Point18”和“Point8”、“Point8”和“Point7”，并依次點(diǎn)擊“Apply”，就生成如圖20所示的3條直線圖19圖201.10創(chuàng)立六邊形四分之一的平面在圖11所示的界面中，單擊“Auction：”復(fù)選框，選擇“Creat”，單擊“Object：”，選擇“Surface”，單擊“Method：”，選擇“Trimmed”，彈出如圖1-14所示界面，在“OuterLoopList”一欄中填寫“Curve1:4”(或按住“Shift”鍵用鼠標(biāo)拾取或框選)，然后單擊“Apply”，彈出如圖14所示的操作界面，單擊“Yes”，生成如圖21所示的曲面。說明：單擊“Yes”按鈕后，需要點(diǎn)擊圖21標(biāo)準(zhǔn)工具按鈕欄里面的“SmoothShaded”即“”按鈕，才能顯示圖21所示的內(nèi)容。1.11創(chuàng)立六邊形八分之一的實(shí)體在圖13所示的界面中，單擊“Action：”復(fù)選框，選擇“Transform”，單擊“Object：”，選擇“Surface”，單擊“Method：”，選擇“Translate”彈出圖22所示界面，在“DirectionVector”一欄中填寫“<100>”，在“VectorMagnitude”一欄中填寫“40”，去掉“AutoExecute”前面的勾，在“SurfaceList”一欄中選擇圖1-16所創(chuàng)立的曲面“Surface2”(或通過鼠標(biāo)拾取“Surface1”)，單擊“Apply”，生成如圖23所示幾何平面Surface3。圖22圖23在如圖22所示的界面中，單擊“Auction：”復(fù)選框，選擇“Creat”，單擊“Object：”，選擇“Solid”，單擊“Method：”，選擇“Decompose”彈出圖24所示界面，在相應(yīng)位置填入如圖24的數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊Apply彈出一個(gè)數(shù)據(jù)輸入框，填入數(shù)據(jù)與圖25相一致，點(diǎn)擊Apply，生成如圖26的實(shí)體。圖24圖25圖26在圖24所示的界面中，單擊“Action：”復(fù)選框，選擇“Edit”，單擊“Object：”，選擇“Solid”，單擊“Method：”，選擇“Boolean”在“SolidList”一欄中用鼠標(biāo)單擊一下，輸入Solid12，點(diǎn)擊Apply生成Solid1.在拉桿1/8幾何實(shí)體上創(chuàng)立網(wǎng)格模型在圖16所示界面中，單擊“Action：”復(fù)選框，選擇“Create”，單擊“Object：”，選擇“Plane”，單擊“Method：”，選擇“Point-Vector”，彈出如圖27所示界面，去掉“AutoExecute”前面的勾，在“PointList”一欄中填入“[0-20]”，在“VectorList”一欄中用鼠標(biāo)單擊一下，輸入“”，然后單擊“Apply”，生成的工作平面如圖28所示。圖28圖27按照同樣的方法，依次在“PointList”和“VectorList”中填入“Point7”(或用鼠標(biāo)拾取)和“”，單擊“Apply”，以及填入“Point16”(或用鼠標(biāo)拾取)，和“”，單擊“Apply”，以及填入“Point21”(或用鼠標(biāo)拾取)，和“”，單擊“Apply”創(chuàng)立過7號點(diǎn)垂直于X坐標(biāo)軸和過16號點(diǎn)垂直于X坐標(biāo)軸的過21號點(diǎn)垂直于Y坐標(biāo)軸的三個(gè)工作平面Plane2，3，4。如圖29。圖29在圖18所示的界面中，單擊“Action：”復(fù)選框，選擇“Transform”，單擊“Object：”，選擇“Plane”，單擊“Method：”，選擇“Translate”，在“DirectionVector”一欄中用鼠標(biāo)單擊一下，輸入“<-100>”，在“VectorMagnitude”中輸入“2”，去掉“AutoExecute”前面的勾，在“PlaneList”中輸入“Plane5”(或用鼠標(biāo)拾取)，設(shè)置完成之后如圖30所示，單擊“Apply”。再在“VectorMagnitude”中輸入“2，在“PlaneList”中選擇“Plane3”，單擊“Apply”(此處為借助于2號工作平面，沿負(fù)X軸方向平移2mm，生成5號工作平面，再通過5號工作平面，沿負(fù)X軸方向平移6mm生成6號工作平面)。最后生成的幾個(gè)工作平面如圖31所示。圖30圖312.2在幾何實(shí)體界面上創(chuàng)立圓弧曲線為了很好地劃分網(wǎng)格，必須將幾何實(shí)體的幾個(gè)截面切開。為了切面，除了建立工作平面外，還必須在模型兩端創(chuàng)立兩條圓弧曲線。在圖30所示的界面中，單擊“Action：”復(fù)選框，選擇“Create”，單擊“Object：”，選擇“Curve”，單擊“Method：”，選擇“2DArc2Point”，彈出如圖32所示界面，去掉“AutoExecute”前面的勾，在“ConstructionPlaneList”一欄中填入“”，在“CenterPointList”一欄中填寫“[000]”，在“StartingPointList”和“EndingPointList”中分別填寫“[0-20]”和“[00-2]”，然后單擊“Apply”，在左端面生成一個(gè)1/4圓弧，生成圓弧曲線如圖33所示。圖33圖32 圖342.3切割曲線2.3.1切割實(shí)體的左端面在圖32所示界面中，單擊“Action：”復(fù)選框，選擇“Edit”，單擊“Object：”，選擇“Surface”，單擊“Method：”，選擇“Break”，出現(xiàn)如圖34所示的界面，在“Option：”選項(xiàng)中選擇“Curve”，去掉“AutoExecute”前面的勾，在“SurfaceList”一欄中單擊一下，移動(dòng)鼠標(biāo)到圖形區(qū)域，利用鼠標(biāo)左鍵選擇模型的左端面，此時(shí)“SurfaceList”一欄中就會(huì)出現(xiàn)“”，并在“BreakCurveList”一欄中單擊一下，移動(dòng)鼠標(biāo)到圖像區(qū)域，利用鼠標(biāo)左鍵單擊模型左端面上的曲線(或者直接填寫Curve1)，然后單擊“Apply”，完成曲線1對左端面的切割。同時(shí)生成Surface4和5。如圖35所示。圖352.3.2切割實(shí)體的中間縱截面在圖32所示的界面中，單擊“Action：”復(fù)選框，選擇“Edit”，單擊“Object：”，選擇“Surface”，單擊“Method：”，選擇“Break”，出現(xiàn)如圖36所示界面，在“Option：”選項(xiàng)中選擇“Plane”，去掉“AutoExecute”前面的勾，在“SurfaceList”一欄中單擊一下鼠標(biāo)左鍵，并在圖形區(qū)域選擇模型的前外表，即“Surface1”，在“BreakPlaneList”一欄中選擇“Plane1”，單擊“Apply”，彈出如圖37所示的對話框，單擊“YesForAll”，生成“Surface6”和“Surface7”。再在“SurfaceList”一欄中填入“Surface7”(或用鼠標(biāo)在圖形區(qū)域中拾取)，在“BreakPlaneList”一欄中選擇“Plane3”，單擊“Apply”，生產(chǎn)“Surface8”和“Surface9”。再在“SurfaceList”一欄中選擇“Surface8”，在“BreakPlaneList”一欄中選擇“Plane5”，單擊“Apply”，生成“Surface10”和“Surface11”。再在“SurfaceList”一欄中選擇“Surface10”，在“BreakPlaneList”圖36圖37一欄中選擇“Plane6”，單擊“Apply”，生成“Surface12”和“Surface13”。最后切割好的曲面如圖38所示。此處需要注意工作平面的切割順序，否那么切出來的平面區(qū)域組成將與圖38有所不同，后續(xù)網(wǎng)格的劃分也會(huì)有所不同。圖382.3.3刪除用過的圓弧曲線和工作平面在圖36所示界面中，單擊“Action：”復(fù)選框，選擇“Delete”，單擊“Object：”，選擇“Curve”，彈出如圖39所示的界面，在“CurveList”一欄中填入“Curve1”，單擊“Apply”，即將“Curve1”刪除。單擊“Object：”，選擇“Plane”，彈出如圖40所示界面，在“PlaneList”一欄中填入“Plane2356”，單擊“Apply”，即將“Plane2”、“Plane3”、“Plane5”和“Plane6”刪除，留下的“Plane1”和“Plane4”為以后切割平面和鏡像網(wǎng)格與實(shí)體時(shí)使用。圖39圖402.4畫模型上的網(wǎng)格面2.4.1畫模型左端面的網(wǎng)格單擊主界面上面應(yīng)用工具欄里面的“Element”按鈕，在應(yīng)用工具設(shè)置欄彈出單元操作界面，在復(fù)選框“Action：”中選擇“Create”，在“Object：”中選擇“Meshseed”，在“Type：”中選擇“Uniform”。在“ElementEdgeLengthDate”中選擇“NumberofElement”，在“Number”中填入“6”，在“CurveList”一欄中選擇左端面的分割圓弧，系統(tǒng)將自動(dòng)執(zhí)行圓弧線網(wǎng)格種子點(diǎn)的創(chuàng)立，結(jié)果如圖41所示。然后在“Number”中填入“5”，在“CurveList”一欄中選擇左端面包含圓弧線的小三角形區(qū)域的兩個(gè)直線，系統(tǒng)將自動(dòng)執(zhí)行網(wǎng)格種子點(diǎn)的創(chuàng)立，會(huì)后生成的網(wǎng)格種子如圖42所示。圖41圖42在圖41所示的界面中，單擊復(fù)選框“Action：”，選擇“Create”，在“Object：”中選擇“Mesh”，在“Type：”中選擇“Surface”。彈出如圖43所示界面，在“ElemShape”中選擇“Quad”，在“Mesher”中選擇“IsoMesh”，在“Topology”中選擇“Quad4”，在“SurfaceList”一欄中選擇左端面上三角形面，單擊“Apply”，完成左端面三角形區(qū)域網(wǎng)格的劃分，結(jié)果如圖44所示。圖42圖432.4.2畫模型右端面的網(wǎng)格在圖42所示界面中，點(diǎn)擊“Action：”復(fù)選框，選擇“Create”，在“Object：”中選擇“MeshSeed”，在“Type：”中選擇“Uniform”，在“ElementEdgeLengthDate”中選擇“NumberofElement”，在“Number”中填入“6”，在“CurveList”中選擇3號面的上平行線，系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行；再點(diǎn)擊另外兩條線，系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行。然后在“Number”中填入“10”，自動(dòng)生成網(wǎng)格如圖44所示。圖44開始畫網(wǎng)格，在圖42所示的界面中，單擊復(fù)選框“Action：”，選擇“Create”，在“Object：”中選擇“Mesh”，在“Type：”中選擇“Surface”，彈出的界面，在“ElemShape”中選擇“Quad”，在“Mesher”中選擇“IsoMesh”，在“Topology”中選擇“Quad4”，在“SurfaceList”一欄中選擇圖形區(qū)域中的5號面，單擊“Apply”，完成3號面網(wǎng)格的劃分。3號面網(wǎng)格的劃分如圖39所示。圖452.5由面網(wǎng)格生成體網(wǎng)格2.5.1右端面網(wǎng)格拉伸成體網(wǎng)格有5號面外表網(wǎng)格通過拉伸生成體網(wǎng)格。在圖42所示界面中，單擊復(fù)選框“Action：”，選擇“Sweep”，在“Object：”中選擇“Element”，在“Method：”中選擇“Extrude”。彈出如圖46所示的界面，在“DeleteOriginalElements”前打勾。單擊“MeshControl”，彈出如圖47所示的操作界面，在“MeshControlData”中選擇“ElementLength”，在“Length”中填入“2”，單擊“OK”，返回原界面，在“DirectionVector”一欄中填入“<100>”，在“ExtrudeDistance”一欄中輸入“50”，在“BaseEntityList”一欄中選擇圖48所示的左端面小三角形區(qū)域內(nèi)的所有單元(可通過按住“Shift”鍵，單擊鼠標(biāo)左鍵不放，將備選單元框住的方法拾取)，單擊“Apply”，生成如圖49所示的體網(wǎng)格。圖46圖47圖48圖49將3號面上的面網(wǎng)格拉伸成體網(wǎng)格。在圖41所示界面中，單擊復(fù)選框“Action：”，選擇“Sweep”，在“Object：”中選擇“Element”，在“Method：”中選擇“Extrude”，在“DeleteOriginalElements”前打勾。單擊“MeshControl”，在“MeshControlData”中選擇“ElementLength”，在“Length”中填入“2.5”，單擊“OK”，返回原界面，在“DirectionVector”一欄中填入“<-100>”，在“ExtrudeDistance”一欄中輸入“40”，在“BaseEntityList”一欄中選擇5號面上的所用單元，單擊“Apply”，生成如圖50所示的體網(wǎng)格。圖502.5.2模型中間連接面處的網(wǎng)格劃分單擊應(yīng)用工具欄中的“Elements”按鈕，在應(yīng)用工具設(shè)置欄處彈出如圖14所示界面，單擊“Action：”復(fù)選框，選擇“Create”，單擊“Object：”選擇“MeshSeeds”，將Surface911平面創(chuàng)立網(wǎng)格種子，并劃分網(wǎng)格，如圖51所示。圖51在復(fù)選框“Action：”中選擇“Create”，在“Object：”中選擇“MeshSeed”，在“Type：”中選擇“Uniform”。在“ElementEdgeLengthDate”中選擇“NumberofElement”，在“Number”中填入“10”，在“CurveList”中依次選擇圖形區(qū)域中12號面的左、右直線，系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行；再在“Number”中輸入“10”，然后依次選擇12號面的上、下直線，系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行。單擊復(fù)選框“Action：”，選擇“Create”，在“Object：”中選擇“Mesh”，在“Type：”中選擇“Surface”，在“ElemShape”中選擇“Quad”，在“Mesher”中選擇“IsoMesh”，在“Topology”中選擇“Quad4”，在“SurfaceList”一欄中選擇圖形區(qū)域中所示的12號面，單擊“Apply”，完成“Surface12”的面網(wǎng)格劃分?！癝urface12”的面網(wǎng)格劃分結(jié)果如圖52所示。圖52在12號面上做一輔助直線：單擊應(yīng)用工具欄中的“Geometry”按鈕，彈出操作界面，單擊“Action：”復(fù)選框，選擇“Create”，單擊“Object：”，選擇“Curve”，單擊“Method：”，選擇“Point”。在“StartingPointList”一欄中選擇13號面的左下角節(jié)點(diǎn)，在“EndingPointList”中選擇12號面右邊線上的第4個(gè)節(jié)點(diǎn)，然后單擊“Apply”，在“StartingPointList”一欄中選擇12號面的左邊線上的第4個(gè)節(jié)點(diǎn)，在“EndingPointList”中選擇12號面右邊線上的第4個(gè)節(jié)點(diǎn)，然后單擊“Apply”，生成如圖53所示直線。圖53刪除12號面上的網(wǎng)格種子點(diǎn)與網(wǎng)格：單擊應(yīng)用工具欄中的“Elements”按鈕，彈出如圖54所示的操作界面，單擊“Action”復(fù)選框，選擇“Delete”，單擊“Object：”，選擇“Mesh”，在“SurfaceList”一欄中選擇“Surface12”，單擊“Apply”，刪除15號面網(wǎng)格。同理，單擊“Object：”，選擇“MeshSeed”，選中“AutoExecute”前面的勾，在“CurveList”中依次選擇15號面的上、下、左和右邊，系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行，刪除后的模型如圖55所示。圖54圖55切割平面：在應(yīng)用工具欄中如圖8所示界面中，單擊“Action：”復(fù)選框，選擇“Edit”，單擊“Object：”，選擇“Surface”，單擊“Method：”，選擇“Break”，彈出的界面，在“Option：”中選擇“Curve”，去掉“AutoExecute”前面的勾，在“SurfaceList”中選擇圖形區(qū)域的12號面，在“BreakList”中選擇12號面上的直線“Curve3”，單擊“Apply”，彈出圖29所示的對話框，點(diǎn)擊“YesForAll”，生成“Surface14”和“Surface15”。在“Option：”中選擇“Plane”，在“SurfaceList”中選擇13號面，在“BreakList”中選擇“Curve2”，單擊“Apply”，彈出的對話框，點(diǎn)擊“YesForAll”，生成“Surface16”和“Surface17”，切割后的模型如圖56所示。圖56刪除用過的曲線：在如圖8所示的界面中，單擊“Action：”復(fù)選框，選擇“Delete”，單擊“Object：”，選擇“Curve”，彈出的界面在“CurveList”一欄中填入“Curve123”，單擊“Apply”，即將“Curve123”刪除。建立網(wǎng)格種子：單擊應(yīng)用工具欄中的“Elements”按鈕，彈出的界面點(diǎn)擊復(fù)選框“Action：”，選擇“Create”，在“Object：”中選擇“MeshSeed”，在“Type：”中選擇“Uniform”。在“ElementEdgeLengthDate”中選擇“NumberofElement”，在“Number”中填入適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)，將平面14151617創(chuàng)立種子，水平線的種子長度為2，豎直線的種子個(gè)數(shù)分別為6，5，6，5。如圖57所示。圖57對16-19號面進(jìn)行網(wǎng)格劃分：單擊復(fù)選框“Action：”，選擇“Create”，在“Object：”中選擇“Mesh”，在“Type：”中選擇“Surface”，彈出的界面在“ElemShape”中選擇“Quad”，在“Mesher”中選擇“IsoMesh”，在“Topology”中選擇“Quad4”，在“SurfaceList”一欄中依次選擇圖形區(qū)域中的14151617號面，單擊“Apply”，完成“Surface14”、“Surface15”、“Surface16”和“Surface17”的面網(wǎng)格劃分。劃分完的網(wǎng)格如圖58所示。圖582.5.3中心縱截面網(wǎng)格旋轉(zhuǎn)生成體網(wǎng)格將“Surface14:17”上的面網(wǎng)格旋轉(zhuǎn)生成體網(wǎng)格：在圖33所示界面中，單擊復(fù)選框“Action：”，選擇“Sweep”，在“Object：”中選擇“Element”，在“Method：”中選擇“Arc”。彈出如圖59所示界面，在“DeleteOriginalElements”前面打勾，單擊“MeshControl”，彈出圖60所示界面，在“MeshControlData”中選擇“NumberofElements”，在“Number”中輸入“24”，單擊“OK”，返回原界面，在“Axis”一欄中填入“”，在“SweepAngle”一欄中填入“90”，在“BaseEntityList”一欄中輸入“Surface14:17”，單擊“Apply”，生成如圖61所示的體網(wǎng)格。圖59圖60圖613.鏡像生成整個(gè)幾何實(shí)體和網(wǎng)格模型3.1幾何實(shí)體的鏡像單擊主界面上應(yīng)用工具欄中的“Geometry”按鈕，彈出幾何操作界面，選擇Transform/solid/Mirror方式創(chuàng)立幾何實(shí)體，彈出另一界面。首先去掉“AutoExecute”前面的勾，在“SolidList”一欄中選擇“Solid1”，在“DefineMirrorPlaneNormal”一欄中填入“”，單擊“Apply”，生成的幾何實(shí)體如圖62所示。再在“DefineMirrorPlaneNormal”一欄中填入“”，并在“SolidList”一欄中選擇“Solid12”，單擊“Apply”，生成的幾何實(shí)體如圖63所示。然后在“DefineMirrorPlaneList”一欄中填入“Plane3”，并在“SolidList”一欄中選擇“Solid1:4”，單擊“Apply”，生成的幾何實(shí)體如圖64所示。圖62圖63圖643.2網(wǎng)格模型的鏡像單擊界面上的應(yīng)用工具欄中的“Eelements”按鈕，彈出單元操作界面，選擇Transform/Element/Mirror，彈出如圖65所示得界面，在“DefineMirrorPlaneNormal”一欄中填入“”，在“ElementList”中選擇全部單元，單擊“Apply”。再在“DefineMirrorPlaneNormal”一欄中填入“”，在“ElementList”中選擇全部單元，單擊“Apply”。在“DefineMirrorPlaneNormal”一欄中填入“Plane3”，在“ElementList”中選擇全部單元，單擊“Apply”，最后生成的網(wǎng)格模型如圖66所示。圖65圖66消除重復(fù)節(jié)點(diǎn)將網(wǎng)格和模型關(guān)聯(lián)起來至此，整個(gè)幾何模型和網(wǎng)格模型全部建立完畢，但必須將整個(gè)模型的網(wǎng)格同樣起來，將所有節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)起來。單擊主界面上應(yīng)用工具欄里的“Elements”按鈕，在應(yīng)用工具設(shè)置欄中彈出如圖67所示的界面，選擇Equivalence/All/ToleranceCube，在“EquivalenceTolerance”一欄中填入“”，“Nodestobeexclude”一欄中不用輸入，保持空白，單擊“Apply”，將模型中重復(fù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行合并。如圖68所示，選擇Renumber/Node，在“NumberingOption”中選擇“StartingID(s)”，并在欄中填入“1”，在“NodeList”中選擇圖形中的所有節(jié)點(diǎn)，單擊“Apply”，將模型中的節(jié)點(diǎn)重新排列，可以看出模型中共有28995個(gè)節(jié)點(diǎn)。同理，如圖69所示，選擇Renumber/Element，在“StartingID(s)”后輸入“1”，在“ElementList”中選擇圖形中所有的單元，單擊“Apply”，將模型中的單元重新排列，可以看出模型中共有26328個(gè)單元。圖67圖68圖694.定義邊界條件和加載4.1定義邊界條件4單擊主界面上方應(yīng)用工具欄里的“Load/BCs”按鈕，彈出如圖70所示的界面，在“NewSetName”一欄中輸入“dis1”，單擊“InputData”按鈕，彈出如圖71所示界面，在“Translation<T1T2T3>”一欄中輸入“<0，，>”，在“Rotation<R1R2R3>”一欄中輸入“<0，0，0>”，單擊“OK”，返回原界面。單擊Patran主界面標(biāo)準(zhǔn)工具按鈕欄里的顯示選擇按鈕“”，將模型以xoy平面方向在圖形區(qū)內(nèi)顯示；單擊上方的顯示選擇按鈕“”，彈出如圖72所示的操作界面，在“SelectEntities”一欄中輸入“Plane4”，單擊“Plot”按鈕，“Plane4”就在模型中顯示出來，單擊“OK”，返回原界面。單擊如圖70所示界面中的“SelectApplicationRegion”按鈕，彈出如圖73所示界面，在“Select”中選擇“FEM”，在“SelectNodes”一欄中框選“Plane4”所在面上的所有節(jié)點(diǎn)，即選擇plsne4上的節(jié)點(diǎn)所示局部，單擊“Add”，點(diǎn)擊“OK”，返回主界面，點(diǎn)擊“Apply”，生成約束如圖74所示。圖70圖71圖72圖73圖744.1.2添加兩端的輔助約束單擊主界面應(yīng)用工具欄里的“Load/BCs”按鈕，依照上面的步驟選擇“Create/Displacement/Nodal”，在如圖70所示的界面中，在“NewSetName”一欄中輸入“dis2”，單擊“InputData”按鈕，彈出如圖71所示界面，在“Translation<T1T2T3>”一欄中輸入“<，0，>”，在“Rotation<R1R2R3>”一欄中輸入“<0，0，0>”，單擊“OK”，返回原界面。單擊“SelectApplicationRegion”按鈕，彈出如圖69所示界面，在“Select”中選擇“FEM”，在“SelectNodes”一欄中框選模型右端面的所有節(jié)點(diǎn)，單擊“Apply”。在如圖70所示的界面中，在“NewSetName”一欄中輸入“dis3”，單擊“InputData”按鈕，彈出如圖71所示界面，在“Translation<T1T2T3>”一欄中輸入“<，，0>”，在“Rotation<R1R2R3>”一欄中輸入“<0，0，0>”，單擊“OK”，返回原界面。單擊“SelectApplicationRegion”按鈕，在“Select”中選擇“FEM”，在“SelectNodes”一欄中框選模型左端面的所有節(jié)點(diǎn)，單擊“Apply”，生成結(jié)果如圖75所示。圖754.2添加載荷先添加左邊的載荷。在如圖70所示的界面中，在“Object：”復(fù)選框中選擇“Pressure”，在“NewSetName”中填入“p1”，如圖76所示，單擊“InputData”按鈕，彈出如圖77操作界面中，在“Pressure”一欄中輸入“”(前面已將10000N換算成了端面的壓強(qiáng))，單擊“OK”，返回原界面，單擊“SelectApplicationRegion”，彈出如圖78所示界面，單擊“Select”復(fù)選框，選擇“FEM”，然后在“Select3DElementFaces”一欄中選擇如圖78所示的模型左端面上的單元。然后單擊“Add”，再單擊“OK”，返回到主界面，最后單擊“Apply”，生成的載荷圖如圖79所示。同理再添加右邊的載荷p2。圖76圖77圖78圖795.定義材料屬性單擊主界面應(yīng)用工具欄中的“Materials”按鈕，彈出如圖80所示界面，在“MaterialName”中填入“Q235”，單擊“InputProperties”，彈出如圖81所示的對話框，單擊圖80圖81“ConstitutiveModel”按鈕，選擇“LinearElastic”，在“ElasticModulus”中輸入“100000”，在“PoisonRatio”中輸入“”，然后單擊“OK”，返回圖80所示界面，單擊“Apply”，材料屬性定義成功。6.定義單元屬性單擊Patran主界面應(yīng)用工具欄里的“Properties”按鈕，彈出如圖82所示界面，在彈出的界面上選擇Create/3D/Solid，在“PropertySetName”一欄中填入“pro”，單擊“InputProperties”，彈出如圖83所示界面，單擊“”圖標(biāo)，在右邊彈出一個(gè)對話框，在該對話框中雙擊“Q235”，在圖83所示界面上就會(huì)出現(xiàn)“m:Q235”，單擊“OK”按鈕，返回到圖82所示界面。單擊圖83中的“SelectApplicationRegion”，彈出的界面，在“SelectMembers”中輸入“Elm1:23638”(即為所有單元)，然后單擊“Add”，單擊“OK”，返回圖83所示界面，再單擊“Apply”。Patran主界面最下方的信息提示去會(huì)顯示屬性創(chuàng)立成功。圖82圖83四、計(jì)算結(jié)果分析1.模型的后處理單擊Patran主界面應(yīng)用工具欄里的“Analysis”，彈出如圖84所示界面，單擊“Apply”，Patran就會(huì)自動(dòng)進(jìn)行分析，并彈出一個(gè)DOS界面，顯示Nastran啟動(dòng)成功，同時(shí)Nastran開始計(jì)算。當(dāng)Nastran計(jì)算完畢后會(huì)自動(dòng)關(guān)閉Nastran界面。2.獲取計(jì)算結(jié)果單擊圖84所示界面中的“Action”復(fù)選框，選擇“AccessResults”，彈出如圖84所示界面，在彈出的對話框中直接單擊“Appl