教程9：轮子的受力分析问题阐述下面所示为轮子的2D平面图，其中列出了该轮的基本尺寸（单位为毫米）。

现要分析该轮仅承受绕Y轴旋转角速度的作用下，轮的受力及变形情况。

所给条件已知角速度为525rad/s，材料的弹性模量为200GPa，泊松比为0.3，密度为7.5g/mm3。

根据该轮的对称性，在分析时只要分析其中的一部分即可，即取模型的十六分之一。

交互式的求解过程1．定义单元类型和材料特性1.1 定义单元类型1．Main Menu：Preprocessor→Element Type→Add/Edit/Delete2．按下Element Type窗口内的Add按钮。

3．在单元类型库中，选择左侧列表中的SOLID单元家族，及右侧列表中Brick 8node 45类型。

4．按下Apply按钮完成选择。

5．在单元类型库中，选择左侧列表中的SOLID单元家族，及右侧列表中Brick 20node 95类型。

6．按下OK按钮完成选择。

7．按下Close按钮关闭Element Type窗口。

1.2 定义材料特性1．Main Menu：Preprocessor→Material Props→Material Models。

2．在材料定义窗口内选择：Structural→Linear→Elastic→Isotropic。

3．在EX后的文本框内输入数值2e5作为弹性模量。

在PRXY 后的文本框内输入数值0.3作为泊松比。

4．按下OK按钮完成定义。

5．在材料定义窗口内选择：Structural→Density，在出现的对话框中输入DENS=7.5e-9作为密度。

6．按下OK按钮完成定义。

2. 建立2D模型2.1 生成矩形面1．Main Menu：Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Rectangle→By Dimension。

2．在出现的对话框中分别输入：X1=25.4，X2=38.1，Y1=0，Y2=127。

3．按下该窗口内的Apply按钮。

4．再次输入：X1=82.55，X2=95.25，Y1=12.7，Y2=95.25。

5．按下该窗口内的Apply按钮。

6．再次输入：X1=25.4，X2=95.25，Y1=38.1，Y2=57.15。

7．按下OK按钮。

2.2 面叠分操作1.Main Menu：Preprocessor→Modeling→Operate→Booleans-Overlap→Area。

2.在出现的拾取框中，单击Pick All。

2.3 显示线1.Utility Menu：PlotCtrls→Numbering。

2.在出现的对话框中，设置Line Number为On。

3.按下OK按钮。

4.Utility Menu：Plot→Line。

2.4 倒角1.Main Menu：Preprocessor→Modeling-Create→Line-Line Fillet2.在出现拾取框后，拾取线号“L16，L28”。

3.按下Apply按钮。

5.在出现的对话框中，输入RAD=6.35。

6.按下Apply按钮。

7.又分别拾取线号“L14，L27”、“L28，L23”和“L27，L19”，重复上述操作，最后按下OK按钮。

8.Utility Menu：Plot→Line。

2.5 生成一个由倒角线围成的面1.Main Menu：Preprocessor→Modeling-Create→Areas-Arbitrary→By Lines。

2.在出现拾取框后，拾取线号“L4，L6，L2”。

3.按下Apply按钮。

4.在出现拾取框后，拾取线号“L9，L8，L11”。

5.按下Apply按钮。

6.在出现拾取框后，拾取线号“L32，L33，L34”。

7.按下Apply按钮。

8.在出现拾取框后，拾取线号“L29，L30，L31”。

9.按下OK按钮。

2.6 生成弧线的中心点1.Main Menu：Preprocessor→Modeling-Create→Keypoints→InActive CS。

2.在出现的对话框中，输入X=88.9，Y=18.923。

3.按下Apply按钮。

4.在出现的对话框中，输入X=88.9，Y=89.027。

5.按下OK按钮。

2.7 生成圆弧线1.Utility Menu：PlotCtrls→Numbering。

在出现的对话框中，设置KP Keyopt Number为On。

2.Main Menu：Preprocessor→Modeling-Create→Line→Arcs→By End KPs & Rad。

3.在出现拾取框后，拾取关键点“5，6”。

4.按下Apply按钮。

5.再拾取圆弧线的中心点，即拾取关键点25。

或者在输入框中输入线号25。

6.按下Apply按钮。

7.在出现的对话框中，输入RAD=8.89。

8.按下Apply按钮。

9.又依次拾取关键点“7，8”和圆弧线的中心点即关键点26。

也可在输入框中直接输入26。

10.最后按下OK按钮。

2.8 生成由圆弧线围成的面1.Main Menu：Preprocessor→Modeling-Create→Areas-Arbitray→By Line。

2.在出现拾取框后，拾取线号“L7，L36”。

3.按下Apply按钮。

4.又拾取线号“L5，L35”。

5.按下OK按钮。

2.9 面相加1.Main Menu：Preprocessor→Modeling-Operate→Booleans-Add→Area。

2.在出现的拾取框中，单击Pick All。

2.10 线相加1.Main Menu：Preprocessor→Modeling-Operate→Booleans-Add→Line。

2.在出现拾取框后，拾取线号“L17，L12，L13”。

3.按下Apply按钮。

4.在弹出的对话框，接受缺省设置。

5.按下Apply按钮。

6.又依次拾取线号“L22，L10，L20”。

7.按下OK按钮。

2.11 压缩编号操作1.Main Menu：Preprocessor→Numbering Ctrls→CompressNumbers。

2.在出现的下拉菜单中选择All。

8.按下OK按钮。

3. 通过拖拉生成3D模型3.1 生成轴线的关键点1.Main Menu：Preprocessor→Modeling-Create→Keypoints→InActive CS。

2.在出现的对话框中，输入X=0，Y=0。

3.按下Apply按钮。

4.在出现的对话框中，输入X=0，Y=127。

5.按下OK按钮。

3.2 2D拖拉生成3D模型1.Main Menu：Preprocessor→Operate-Extrude→Areas→AboutAxis。

2.在出现的拾取框中，单击Pick All。

3.又拾取轴线的关键点“19，20”。

4.按下OK按钮。

5.在弹出的对话框中，输入ARC=22.5，NSEG=1（即生成的实体由一块体积组成）。

6.按下OK按钮。

3.3 关闭线号显示1.Utility Menu：PlotCtrls→Numbering。

2.在出现的对话框中，设置Line Number为Off。

3.按下OK按钮。

3.4 改变视图方向1.Utility Menu：PlotCtrls→Pan, Zoon, Rotate。

2.在出现的工具条上，单击ISO。

4. 生成一个圆柱孔4.1 移动和旋转工作平面1．Utility Menu：WorkPlane→Display Working Plane。

2．Utility Menu：WorkPlane→Offset WP to→XYZ Locations3．在命令输入行中输入“60.325，38.1”，并按Enter键确定。

4．按下OK按钮。

5．Utility Menu：WorkPlane→Offset WP by Increments。

6．在出现的工具条中，在“XY，YZ，ZX Angles”下面输入栏中输入“0，-90”。

7．按下OK按钮。

4.2 生成一个圆柱体1.Main Menu：Preprocessor→Create-V olumes→Cylinder→SolidCylinder。

2.在出现的对话框中，输入Radius=11.43，Depth=19.05。

3.按下OK按钮。

4.3 体相减1.Main Menu：Preprocessor→Operate-Booleans→Subtract →Volumes2.在出现拾取框之后，拾取体积1。

3.按下OK按钮。

4.再拾取体积2，即圆柱体。

5.按下OK按钮。

5. 生成网格5.1 用工作平面切分体1.Utility Menu：WorkPlane→Offset WP to→Keypoints。

2.在出现拾取框后，拾取关键点9。

或者在输入框中输入9。

3.按下OK按钮。

4.Main Menu：Preprocessor→Operate-Booleans→Divide→V oluby WorkPlane。

5.在出现的拾取框中，单击Pick All。

6.Utility Menu：WorkPlane→Offset WP to→Keypoints。

7.在出现拾取框后，拾取关键点11。

8.按下OK按钮。

9.Main Menu：Preprocessor→Operate-Booleans→Divide→V oluby WorkPlane。

10.在出现拾取框后，拾取体积4。

或是在输入框中输入4。

11.按下OK按钮。

12.UUtility Menu：WorkPlane→Display Working Plane。

5.2 采用映射网格生成单元1.Main Menu：Preprocessor→Meshing-MeshTool。

2.在出现的MeshTool工具条上单击Global上的Set。

3.在出现的对话框中，输入Size=6.35。

4.按下OK按钮。

5.在MeshTool工具条上Shape下选择Hex和Mapped。

6.按下Mesh按钮。

7.在出现拾取框后，拾取体积1,2,3和5。

或是在输入框中输入1,2,3,5。

8.按下OK按钮。

5.3 改变单元类型1.在MeshTool工具条上单击Element Attribute下的Set。

2.在出现的对话框中，选择Element Type Number为SOLID95。

3.按下OK按钮。

5.4 采用自由网格划分单元1.在MeshTool工具条上单击Global上的Set。

2.在出现的对话框中，输入Size=6.35。

3.按下OK按钮。

4.在MeshTool工具条上Shape下选择Tet和Free。

5.按下Mesh按钮。

6.在出现拾取框后，拾取体积6。