后处理中，可根据需要选择相应的菜单操作。
（四）Plot菜单
【Plot】下拉菜单如图1.40所示。建模和有限元网格划分过程中会根据需要只显示线、面、体或单元，【Plot】菜单主要用于图形窗口中图形的显示控制，例如建模时用部分线元素围成了面元素，则图形窗口将只显示面元素而会关闭线元素的显示，因此需单击【Plot】菜单中【Lines】命令重新显示线元素。再如对部分实体进行有限元网格划分后，图形窗口也将只显示已划分的单元而会关闭未划分的实体显示，可以单击【Plot】菜单中相应的实体命令予以重新显示。
ANSYS的体（Volumes）、面（Areas）、线（Lines）和点（Keypoints）具有包含关系，即体元素包含面元素，面元素包含线元素，而线元素包含点元素，建模时，删除了上一级元素后，往往不一定也删除它所包含的下一级元素，例如需删除部分体元素，但该体所包含的面并未被删除，往往造成错觉，认为该体元素仍然存在，再应用实体单元时尤应引起重视，因此控制相应实体显示时，最好打开实体编号。
图1.40 Plot菜单
（五）PlotCtrls菜单
如图1.41所示，【PlotCtrls】菜单主要用于图形窗口的显示控制，其中： （1）【Pan Zoom Rotate】:单击后会弹出1.42所示的控制面板，选择其上的按钮，可以很方便地改变视图的视角，以及对视图进行缩放、平移和旋转等操作。该面板各按钮的主要功能如下：
Top：得到模型的俯视图； Bot：得到模型的仰视图； Left：得到模型的左视图； Front：得到模型的前视图； Back：得到模型的后视图； Right：得到模型的右视图； Iso：得到模型的等轴视图； Wp：将工作平面坐标系定义成显示坐标系；
箭头按钮：单击后，图形将向箭头的指向平移；
园点按钮：单击后将缩小或
图1.41 【Plotctrls】菜单
图1.42 【Pan-Zoom-Rotate】面板
20
放大图形；
旋转按钮：单击后将使图形绕X、Y或Z轴旋转； Rate滑块：拖动后将改变图形的平移量或旋转角度；
Dynamic Mode复选框：选中后可进行图形的动态显示，类似于autoCAD的旋转按钮； 如控制图形显示的视角、打开实体编号等，建模和后处理中使用频率较高的是。 （2）【Numbering】：可开启或关闭实体的编号，如节点号、单元编号等，后处理时，分析结果在图形上的数值显示可以靠改命令打开。
（3）【Symbols】：用该命令可将荷载以箭头形式显示，便于察看加载方向等。 其余的菜单作用学习时可打开观察其功能。
（六）WorkPlane菜单
工作平面是一个参考平面，类似于“绘图板”，在ANSYS中建模时，移动工作平面，则关键点（Keypoints）的坐标为工作平面上的坐标，即相对坐标，可利于建模。
【WorkPlane】菜单如图1.43所示，其中： （1）【Display Working Plane】：用于显示和关闭工作平面。
（2）【Offset wp to】：将工作平面坐标原点设定至指定位置（关键点或节点上等）。复杂模型的建模应善于利用工作平面，以便相对坐标的输入。
四．主菜单介绍
有限元建模过程中，主菜单的使用频率较高，包括了
图1.43 WorkPlane菜单
ANSYS的主要使用功能，它主要由前处理【Preferences】、求解器【Solution】和通用后处理【General Postproc】、时间历程后处理器【TimeHist Postpro】三大模块构成，如图1.44所示。结构分析时，在进入前处理菜单前应对主菜单采用【Preferences】进行“过滤”，以使得主菜单只出现与结构分析有关的命令。
图1.44 ANSYS主菜单 图1.45 前处理器菜单
21
求解问题时，ANSYS的建模按实体模型建立，再通过有限元网格划分得到有限元模型，然后再进行求解，三大模块的菜单命令相当丰富，此处仅就常用的菜单命令进行简介。
（一）Preferences菜单
前处理器菜单如图1.45所示，主要包括单元定义、单元实常数和材料常数定义，几何模型建立命令及有限元网格划分命令等，有限元模型的建立主要依靠前处理器完成。其中：
（1）【Element Type】：用于设置单元类型，ANSYS提供了近200种适用于不同分析类型、不同材料和不同几何模型的单元，可根据需要选用单元，单元的使用方法和适用范围在帮助系统中有详细说明，应注意查看，结构分析时常用的单元有：
平面杆单元Link1：为二维轴向拉压单元，具有两个节点，每个节点只有沿X向和Y向的平动自由度，可用来模拟两端铰接的等直杆，单元实常数需输入横截面面积（AREA）,也可以考虑初始应变（ISTRN）。单元的内力可以通过定义单元表来输出，单元表定义时，杆轴力用MFORX表示，可用数据为SMISC，对应序列号为1 。
空间杆单元Link8：为三维轴向拉压单元，具有两个节点，每节点具有三个平动自由度，可以用来模拟两端铰接空间等直杆，单元实常数需输入横截面面积（AREA）,也可以考虑初始应变（ISTRN）。单元的内力可以通过定义单元表来输出，单元表定义时，杆轴力用MFORX表示，可用数据为SMISC，对应序列号为1。
空间杆单元Link10：也是空间铰接杆单元，但该单元具有双线性刚度矩阵，因而只能单向受拉或受压，单元的拉压性质可以通过下述方式指定：在前处理器中，单击依次【Element Type】、【Add/Edit/Delete】命令，在弹出的对话框中单击Options按钮即可更改。其实常数需输入横截面面积（AREA），输入初始应变（ISTRN）时，该单元可用于模拟预应力钢索。
平面梁单元Beam3：为考虑轴向变形的平面梁单元，共有两个节点，每节点上有沿X轴和Y轴的平动自由度及绕Z轴旋转的转动自由度。实常数需输入截面面积（AREA）、绕Z轴的惯性矩（IZZ）和截面高度（HEIGHT）。
空间梁单元beam4：为具有两个节点的空间梁单元，每个节点有6个自由度，即沿X轴、Y轴和Z轴的平动自由度与绕X轴、Y轴和Z轴的旋转的转动自由度。实常数需输入截面积（AREA）、饶Z轴的惯性矩（IZZ）和饶Y轴的惯性矩（IYY）、截面高度（TKZ）和截面宽度（TKY），单元弯矩图可通过定义单元表输出。
空间梁单元Beam188：该单元也具有6个自由度，但其建立在Timoshenko梁理论基础上，可考虑剪切变形的影响，该单元不需输入实常数，但需定义梁的截面形状和截面网格的加密水平，以及梁截面定位的偏移量，与Beam4单元比较，用于梁板结构中时，可以实现板梁的偏心问题，而Beam4梁单元是定位在梁纵轴上的，用于梁板结构中，板实际上位于梁的纵轴位置上而不是位于梁顶，打开单元的形状显示时即可看出。
板壳单元Shell63：为4节点弹性壳单元，每节点具有6个自由度，即沿三个坐标轴的平动自由度和转动自由度，用于壳体问题分析时，只要单元之间的夹角不超过15度，即可很好的模拟曲面壳体。单元的实常数输入主要是4个节点的壳体厚度，对于等厚板壳可只输入I节点的厚度。单元的内力同样可通过定义单元表输出。
块体单元Solid45：该单元为8节点弹性块体单元，但其形状可以由6面体退化为5面体或4面体，该单元不需输入实常数。几何模型建模时，结构需按体积建模。
22
ANSYS提供了详尽的帮助说明，当对单元的属性不是太明白时，每种单元应用前应养成查看帮助说明的习惯，特别是单元的输入数据和输出数据部分，定义单元表显示数据计算结果时
（2）【Real Constants】：用于设置单元的实常数，如梁单元的截面积、惯性矩等，但不是每一种单元均要求输入实常数，例如Solid45单元和Beam188单元等。单元的实常数输入要求可由帮助系统中查出。
（3）【Material Props】：用于设置单元材料属性，如弹性模量和泊松比等，此时会涉及量纲问题，ANSYS对量纲无特别限制，只要能保证分析问题时量纲自行封闭即可。我们的模型主要由autoCAD建立后通过MSTCAD转入ANSYS中，由autoCAD建立几何模型时，一般绘图习惯是长度单位采用mm，如果不需要用MSTCAD计算，则可直接存为dxf文件后在MSTCAD中打开，再通过MSTCAD将文件转化为dat文件，此时的长度单位仍然是mm，则在ANSYS中采用的量纲最好为N-mm制，可避免计算结果的量纲转化问题；如果需要用MSTCAD进行计算分析，则autoCAD建模后应将长度单位转化为m，将其导入MSTCAD后，量纲为kN-M制，再转入ANSYS时，其量纲仍然为kN-M制。这是在弹性模量输入时应注意的问题。
（4）【Modeling 】：用于创建几何模型。其中【Operate】命令中的布尔运算可对模型实体进行加、减和粘贴等操作。
（5）【Meshing】：用于有限元网格划分。
（6）【Loads】：用于对模型（实体模型或有限元模型）施加荷载和约束。
（二）Solution菜单
菜单显示如图1.46所示，其中： （1）【Analysis Type】：指定分析类型 （2）【Define Loads】：定义边界条件，加载。 （3）【Loads Step Opts】：为荷载步设置。 （4）【Solve】：执行求解操作。求解菜单主要用于计算分析，求解前应指定分析类型，不同分析类型的计算过程不同。 1．静力分析
有限元模型得到后，指定分析类型为静力分析后可直接执行求解操作。然后在后处理器中提取计算结果。 2．弹性稳定分析
过程如下：
（1）建模：建模过程与静力分析过程相同。 关，以使结构获得非线性分析的初始刚度，具体过程为：
1）进入求解器；
2）打开预应力开关：单击【Solution】中【Sol’n Controls】，弹出求解设置对话框，
打开预应力开关后关闭该对话框，再单击【New Analysis】，确认分析类型为静力分析。
图1.46 求解菜单
（2）获得静力解：即对结构进行一次小变形的静力分析，但在求解前需激活预应力开
23
3）执行静力分析：单击【Solve】中【Current LS】即完成有预应力效应的静力分
析。
（3）再执行屈曲分析：过程为：
1）重新选定分析类型：即重新单击【Solution】中【New Analysis】，弹出分析类型
对话框，选中Eigen Buckling（特征曲屈分析）。
2）重新进行求解设置：单击【Analysis Options】，弹出图1.47所示的特征曲屈分
析设置参数对话框，在模态展开方法中选中Block Lanczos（分块兰索斯特征值展开方法），在模态阶数文本框中输入需展开的模态阶数，关闭该对话框。
图1.47 特征屈曲分析参数设置对话框
3）再次求解：再次单击【Solve】，选【Current LS】完成曲屈分析。 （4）结果提取：将计算结果读入通用后处理器后提取计算结果。 3．几何非线性分析
非线性问题的求解设置比弹性稳定问题的求解设置要复杂一些，求解过程可参考下述过程：
（1）建模：建模过程与静力分析过程相同，获得有限元模型。
（2）求解：
1）设定分析类型：单击
主菜单【Solution】进入求解器，单击【Solution】中【Analysis Type】、再单击【New Analysis】、在弹出的对话框中选择Static（静力分析），关闭该对话框。
2）求解选项的设置：
在【Analysis Type】中单击【Sol’n Controls】，弹出求解控制对话框如图1.48所示，主要设定Basic
选项，在Analysis Options下拉列表框中选择大变形分析；在Time Contral栏荷载步结束时
24
图1.48 求解选项设置