1.定义文件名

GUI：Utility Menu|File|Change Jobname

弹出一个对话框，在输入栏中输入“Ring Flange”，单击OK。

2.定义几何参数

GUI：Utility Menu|Parameters|Scalar Parameters

在弹出对话框的Selection中输入H1=0.01，单击Accept完成对法兰盘1厚度参数的定义，按照此方法继续定义衬垫厚度H2=0.002，法兰盘2的厚度H3=0.01，螺母的厚度H4=0.008，法兰盘内半径R1=0.05，法兰盘外半径R2=0.08，螺栓中心位置R3=(R2-R1)/2+R1，螺栓半径R4=0.5×(R2-R1)/2，螺母半径R5=0.7×(R2-R1)/2定义完毕后单击Close。

3.定义单元和材料常数

（1）定义单元

GUI：Main Menu|Preprocessor|Element Type|Add/Edit/Delete

弹出对话框，单击Add，在弹出对话框的左边选择Solid，然后在右边选择Brick 20node186单元，单击Apply，继续在左边选择Gasket，在右边选择三维16-node194，单击OK，单击Close。

（2）定义材料常数

GUI：Main Menu|Preprocessor|Material Props|Material Models

弹出一个对话框，首先定义母材区1的材料常数，单击Structural|Liner|Elastic|Isotropic,又弹出一个输入材料属性的对话框，输入EX=1.05E11，PRXY=0.3，单击OK。设置材料2的应力应变关系：选择Material|New Model，在弹出的对话框中输入2，单击OK。选择Structural|Specialized Materials|Gasket|Compression，在弹出的对话框中单击Add Point，增加到13组数据，按照给出的数据输入闭合度（CLOSURE）和压力（PRESSURE）,输入完毕后，继续单击Linear Unloading，在弹出的对话框中单击Add Point，增加到5组数据，按照给出的数据输入CLOSURE和SLOPE，单击OK。

4.建立模型

（1）定义圆环体

GUI：Main Menu|Preprocessor|Modeling|Create|Volumes|Cylinder|By Dimensions

在弹出的对话框中输入RAD1=R1，RAD2=R2，Z1=0，Z2=H1，其他保持默认设置，单击Apply；继续输入RAD1=R1，RAD2=R2，Z1=H1，Z2=H1+H2，其他保持默认设置，单击Apply；继续输入RAD1=R1，RAD2=R2，Z1=H1+H2，Z2=H1+H2+H3，其他保持默认设置，单击OK。

（2）合并所有项

GUI：Main Menu|Preprocessor|Numbering Ctrls|MergeItems

在弹出的对话框中设置合并项类型（Type of item to bemerge）为All，单击OK。

（3）定义圆柱体

GUI：Main Menu|Preprocessor|Modeling|Create|Volumes|Cylinder|By Dimensions

在弹出的对话框中输入RAD1=R4，RAD2=0，Z1=0，Z2=H1+H2+H3，其他保持默认设置，单击OK。

（4）移动圆柱体

GUI：Main Menu|Preprocessor|Modeling|Move/Modify|Volumes

弹出拾取对话框，拾取刚建立的圆柱体，单击OK，在弹出的对话框中输入DX=R3，单击OK。

（5）激活总体柱坐标系

GUI：Utility Menu|WorkPlane|Change Active CS to|Global Cylindrical

（6）复制圆柱体

GUI：Main Menu|Preprocessor|Modeling|Copy|Volumes

弹出拾取对话框，拾取刚移动的圆柱体4，单击Apply，在弹出的对话框中输入DY=90，单击Apply；继续拾取圆柱体4，单击Apply，在弹出的对话框中输入DY=180，单击Apply；继续拾取圆柱体4，单击Apply，在弹出的对话框中输入DY=270，单击OK。

（7）体相减

GUI：Main Menu|Preprocessor|Modeling|Operate|Booleans|Subtract|Volumes

弹出拾取对话框，拾取法兰盘和衬垫，单击Apply，拾取圆柱体4，单击Apply；继续拾取法兰盘和衬垫，单击Apply，拾取圆柱体5，单击Apply；继续拾取法兰盘和衬垫，单击Apply，拾取圆柱体6，单击Apply；；继续拾取法兰盘和衬垫，单击Apply，拾取圆柱体7，单击OK。

（8）定义螺栓

1）定义圆柱体。

GUI：Main Menu|Preprocessor|Modeling|Create|Volumes|Cylinder|By Dimensions

在弹出的对话框中输入RAD1=R4^*0.95，RAD2=0，Z1=0，Z2=H1+H2+H3，其他保持默认设置，单击Apply；继续输入RAD1=R5，RAD2=0，Z1=H1+H2+H3，Z2=H1+H2+H3+H4，其他保持默认设置，单击Apply；继续输入RAD1=R5，RAD2=0，Z1=-H4，Z2=0，其他保持默认设置，单击OK。

2）把刚建立的圆柱体相加

GUI：Main Menu|Preprocessor|Modeling|Operate|Booleans|Add|Volumes

弹出拾取对话框，拾取体4，5和6单击OK。

（9）激活总体笛卡儿坐标系

GUI：Utility Menu|WorkPlane|Change Active CS to|Global Cartesian

（10）移动螺栓

GUI：Main Menu|Preprocessor|Modeling|Move/Modify|Volumes

弹出拾取对话框，拾取螺栓，单击OK，在弹出的对话框中输入DX=R3，单击OK。

（11）激活总体柱坐标系

GUI：Utility Menu|WorkPlane|Change Active CS to|Global Cylindrical

（12）移动复制螺栓到指定位置

GUI：Main Menu|Preprocessor|Modeling|Copy|Volumes

弹出拾取对话框，拾取刚移动的螺栓体7，单击Apply，在弹出的对话框中输入DY=90，单击Apply；继续拾取螺栓体7，单击Apply，在弹出的对话框中输入DY=180，单击Apply；继续拾取螺栓体7，单击Apply，在弹出的对话框中输入DY=270，单击OK。

5.网格划分

（1）打开网格划分工具面板

GUI：Main Menu|Preprocessor|Meshing|MeshTool

（2）设置单元尺寸

选择网格划分工具面板Size Controls中Global的Set，在弹出的对话框的SIZE选项中输入0.005，单击OK。

（3）划分法兰盘1的网格

1）设置单元属性。选择网格划分工具面板Element Attributes中的Set，在弹出的对话框中设置单元类型号（Element type number）为1号SOLID186单元，设置材料号（Material number）为1，其他保持默认值，单击OK。

2）设置网格划分方式为体扫描。选择划分网格工具面中的Shape为Hex，方式为Sweep。

3）划分法兰盘1网格。单击网格划分工具面板中的Mesh按钮，弹出拾取对话框，拾取法兰盘1体2，单击OK。

（4）划分衬垫网格

1）设置单元属性。选择网格划分工具面板ElementAttributes中的Set，在弹出的对话框中设置单元类型号（Element type number）为2号INTER194单元，设置材料号（Material number）为2，其他保持默认值，单击OK。

2）划分衬垫网格

GUI：Main Menu|Preprocessor|Meshing|Mesh|Interface Mesh|三维Interface

弹出拾取对话框，拾取法兰盘1的上表面A19，单击Apply，继续拾取法兰盘2的下表面A25，单击Apply，弹出界面网格划分（Mesh Interface）设置坐标系（Coordinate system）为0，即总体笛卡儿坐标系，设置衬垫的厚度方向厚度DZ=H2，设置容差（Tolerance）为0.0005，单击OK。

（5）划分法兰盘1的网格

1）设置单元属性。选择网格划分工具面板Element Attributes中的Set，在弹出的对话框中设置单元类型号（Element type number）为1号SOLID186单元，设置材料号（Material number）为1，其他保持默认值，单击OK。

2）设置网格划分方式为体扫描。选择划分网格工具面中的Shape为Hex，方式为Sweep。

3）划分法兰盘2网格。单击网格划分工具面板中的Mesh按钮，弹出拾取对话框，拾取法兰盘2体3，单击OK。

（6）划分螺栓网格

1）设置网格划分方式为自由网格。选择划分网格工具面中的Shape为Tet，方式为Free。

2）划分四个螺栓网格。单击网格划分工具面板中的Mesh按钮，弹出拾取对话框，拾取四个螺栓，单击OK。

（7）定义预拉伸单元

GUI：Main Menu|Preprocessor|Modeling|Create|Elements|Pretension|Pretensn Mesh|With Options|Divide at Valu|Elements in Volu

拾取螺栓体4，单击Apply，弹出划分预拉伸截面（Mesh Pretension Section）设置截面名称（Section node）为P1，设置KDIR为Z-axis，设置坐标值（Coord value）为(H1+H2+H3)/2，单击Apply；继续拾取螺栓体5，单击Apply，在弹出的对话框中设置截面名称（Section node）为P2，单击Apply；继续拾取螺栓体6，单击Apply，在弹出的对话框中设置截面名称（Section node）为P3，单击Apply；继续拾取螺栓体7，单击Apply，在弹出的对话框中设置截面名称（Section node）为P4，单击OK。

6.创建接触对

（1）创建接触单元节点组1

1）选择面。

GUI：Utility Menu|Select|Entities

弹出选择实体对话框，设置选取对象为Areas，选取方式为By Num/Pick，单击OK，弹出拾取对话框，拾取法兰盘2的上表面A48，单击OK。

2）选择面上节点

GUI：Utility Menu|Select|Entities

弹出选择实体对话框，设置选取对象为Nodes。选取方式为关联于（Attached to）所有的面（Areas，all），单击OK。

3）创建接触单元节点组1

GUI：Utility Menu|Select|Comp/Assembly|Creat Component

弹出创建组件（Create Component）对话框，设置组件名（Component name）为CN1，单击OK。

（2）创建接触单元节点组2

1）选择面。(www.daowen.com)

GUI：Utility Menu|Select|Entities

弹出选择实体对话框，设置选取对象为Areas，选取方式为By Num/Pick，单击OK，弹出拾取对话框，拾取法兰盘1的下表面A28，单击OK。

2）选择面上节点。

GUI：Utility Menu|Select|Entities

弹出选择实体对话框，设置选取对象为Nodes。选取方式为关联于（Attached to）所有的面（Areas，all），单击OK。

3）创建接触单元节点组2。

GUI：Utility Menu|Select|Comp/Assembly|Creat Component

弹出创建组件（Create Component）对话框，设置组件名（Component name）为CN2，单击OK。

（3）创建目标单元节点组1

1）选择面。

GUI：Utility Menu|Select|Entities

弹出选择实体对话框，设置选取对象为Areas，选取方式为By Num/Pick，单击OK，弹出拾取对话框，拾取螺栓螺母下表面A50，A54，A64和A74，单击OK。

2）选择面上节点。

GUI：Utility Menu|Select|Entities

弹出选择实体对话框，设置选取对象为Nodes。选取方式为关联于（Attached to）所有的面（Areas，all），单击OK。

3）创建接触单元节点组1。

GUI：Utility Menu|Select|Comp/Assembly|Creat Component

弹出创建组件（Create Component）对话框，设置组件名（Component name）为TN1，单击OK。

（4）创建目标单元节点组2

1）选择面。

GUI：Utility Menu|Select|Entities

弹出选择实体对话框，设置选取对象为Areas，选取方式为By Num/Pick，单击OK，弹出拾取对话框，拾取螺栓螺母下表面A70，A80，A53和A60，单击OK。

2）选择面上节点。

GUI：Utility Menu|Select|Entities

弹出选择实体对话框，设置选取对象为Nodes。选取方式为关联于（Attached to）所有的面（Areas，all），单击OK。

3）创建接触单元节点组1。

GUI：Utility Menu|Select|Comp/Assembiy|Creat Component

弹出创建组件（Create Component）对话框，设置组件名（Component name）为TN2，单击OK。

（5）使用接触管理器定义接触单元

1）单击工具栏中的按钮，弹出接触向导。

2）定义接触对。单击接触管理器面板上的接触向导按钮，弹出接触向导面板，设置目标面（Target Surface）为节点组（Nodal Component），并选择TN1，单击Next，在弹出的对话框中，设置接触面（Contact Surface）为节点组（Nodal Component），并选择CN1，单击Next，在弹出的面板中输入摩擦系数（Coefficient of Friction）为0.25，单击选项设置（Optional settings），弹出接触性质（Contact Properties）面板，选择Friction，并设置刚度矩阵（Stiffness matrix）为非对称（Unsymmetric），单击OK，单击Creat。

3）定义接触对。单击接触管理器面板上的接触向导按钮，弹出接触向导面板，设置目标面（Target Surface）为节点组（Nodal Component），并选择TN2，单击Next，在弹出的对话框中，设置接触面（Contact Surface）为节点组（Nodal Component），并选择CN2，单击Next，在弹出的面板中输入摩擦系数（Coefficient of Friction）为0.25，单击选项设置（Optional settings），弹出接触性质（Contact Properties）面板，选择Friction，并设置刚度矩阵（Stiffness matrix）为非对称（Unsymmetric），单击OK，单击Creat。

7.设置分析类型

GUI：Main Menu|Solution|Analysis Type|New Analysis

在弹出的对话框中选中Static，含义为进行静力学问题求解。

8.定义边界条件

（1）定义位移约束

1）激活总体柱坐标系。

GUI：Utility Menu|WorkPlane|Change Active CS to|Global Cylindrical

2）拾取法兰盘内径节点。

GUI：Utility Menu|Select|Entities

弹出选择实体对话框，设置选取对象为Nodes。选取方式为通过位置（By Location），具体的位置为X坐标（X coordinates），输入Min为R1，单击OK。

3）把选中的节点转换到激活坐标系中

GUI：Main Menu|Preprocessor|Modeling|Create|Nodes|RotateNode|To Active CS

4）约束法兰盘内径节点的径向位移和周向位移

GUI：Main Menu|Solution|Define Loads|Apply|Structural|Displacement|On Nodes

弹出拾取对话框，单击Pick All，在弹出的对话框中选中UX和UY，单击OK。

5）选择所有

GUI：Utility Menu|Select|Everything

（2）定义预拉伸力

GUI：Main Menu|Solution|Define Loads|Apply|Structural|Pretnsn Sectn

弹出预拉伸截面载荷设置面板，选择P1，在预拉伸载荷（Pretension Load）对话框中，选择力（Force）并输入1000，单击Apply；按照同样方法设置其他三个预拉伸载荷，设置完毕后单击OK。

9.开始计算

GUI：Main Menu|Solution|Current LS

弹出求解对话框，单击OK。

10.后处理

（1）查看法兰盘等效应力

GUI：GUI：Main Menu|General Postproc|Plot Results|Contour Plot|Nodal Solu

弹出节点求解数据（Contour Nodal Solution Date）对话框，选择Nodal Solution|Stress|von Mises stress，单击OK，如图22-6所示。

（2）查看螺栓等效应力

1）选择螺栓体4。

GUI：Utility Menu|Select|Entities

弹出选择实体对话框，设置选取对象为Volumes，选取方式为By Num/Pick，单击OK，弹出拾取对话框，拾取螺栓体4，单击OK。

2）选取属于螺栓体4的单元。

GUI：Utility Menu|Select|Entities

弹出选择实体对话框，设置选取对象为Elements。选取方式为关联于（Attached to）体（Volumes），单击OK。

3）查看螺栓体4等效应力

GUI：Main Menu|General Postproc|Plot Results|Contour Plot|Nodal Solu

弹出节点求解数据（Contour Nodal Solution Date）对话框，选择Nodal Solution|Stress|von Mises stress，单击OK，如图22-7所示。

图22-6 法兰盘的等效应力云图

图22-7 螺栓体的等效应力云图

（3）查看衬垫的应力和闭合度

1）选取衬垫单元。

GUI：Utility Menu|Select|Entities

弹出选择实体对话框，设置选取对象为Elements。选取方式通过属性（By Attributes），继续选择单元类型号（Elemtypenum），输入2，单击OK。

2）查看衬垫的应力。

GUI：Main Menu|General Postproc|Plot Results|Contour Plot|Nodal Solu

弹出节点求解数据（Contour Nodal Solution Date）对话框，选择Nodal Solution|Gasket|X-Component of gasket streess，单击OK，如图22-8所示。

3）查看衬垫的闭合度

GUI：Main Menu|General Postproc|Plot Results|Contour Plot|Nodal Solu

弹出节点求解数据（Contour Nodal Solution Date）对话框，选择Nodal Solution|Gasket|X-Component of gasket total closure，单击OK，如图22-9所示。

图22-8 衬垫的应力云图

图22-9 衬垫的闭合度云图