1.定义文件名

GUI：Utility Menu|File|Change Jobname

操作后弹出一个对话框，在输入栏中输入“Optimal Design of Disk”，单击OK。

2.定义几何参数

GUI：Utility Menu|Parameters|Scalar Parameters

在弹出对话框中的Selection中输入pi=3.1415，单击Accept完成对圆周率参数的定义，按照此方法继续定义转盘内半径R1=0.12，转盘轮毂厚度W1=0.015，转盘轮毂边缘到轴心的距离R2=R1+W1，转盘轮毂高度H1=0.05，转盘边缘到轴心的距离R4=0.25，转盘轮缘厚度W2=0.01，转盘轮缘到轴心的距离R3=R4-W2，转盘轮缘高度H2=0.02，转盘轮廓线切角SEITA1=90，转盘轮廓线切角SEITA2=90，转盘中间X坐标Xmid=(R3-R2)/2，转盘中间Y坐标Ymid=(H1+H2)/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Quad4node182单元，单击OK。

（2）定义单元属性

单击单元类型面板Element Types的Options按钮，在弹出的对话框中设置单元关键字K3为轴对称Axisymmetric，单击OK，单击Close。

（3）定义单元材料常数

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

弹出对话框，单击Structural|Liner|Elastic|Isotropic，又弹出一个输入材料属性的对话框，输入EX=3E11，PRXY=0.3，单击OK，单击Structural|Density设置材料密度，在弹出的对话框中设置密度（DENS）为7200，选择Material|Exit，退出面板。

4.建立模型

（1）定义矩形

GUI：Main Menu|Preprocessor|Modeling|Create|Areas|Rectangle|By 2 Corners

在弹出的对话框中输入X=R1，Y=0，Width=W1，Height=H1，单击Apply；继续输入X=R3，Y=0，Width=W4，Height=H2，单击OK。

（2）定义关键点

GUI：Main Menu|Preprocessor|Modeling|Create|Keypoints|In Active CS

在弹出的对话框中输入NPT=10，X=R2+Xmid，Y=Ymid，Z=0，单击OK。

（3）激活总体柱坐标系

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

（4）定义样条曲线

GUI：Main Menu|Preprocessor|Modeling|Create|Lines|Splines|With Options|Spline thru KPs

弹出拾取对话框，用鼠标拾取关键点K3、K10和K8，即轮毂右顶点关键点、转盘中间位置关键点和轮缘左顶点关键点，单击OK，在弹出的对话框中输入XV1=1，YV1=90+SEITA1，ZV1=0，XV6=0，YV6=90-SEITA2，ZV6=0，单击OK。

（5）激活总体笛卡儿坐标系

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

（6）定义线

GUI：Main Menu|Preprocessor|Modeling|Create|Lines|Lines|In Active Coord

弹出拾取对话框，拾取关键点K2和K5，即轮毂右下点和轮缘左下点，单击OK。

（7）通过线定义面

GUI：Main Menu|Preprocessor|Modeling|Create|Areas|Arbitrary|By Lines

弹出拾取对话框，拾取线L9，L2，L10和L8，单击OK。

5.网格划分

（1）打开网格划分工具面板

GUI：Preferences|Meshing|MeshTool

（2）设置单元尺寸

选择网格划分工具面板Size Controls中的Global|Set，在弹出的对话框中输入SIZE=0.003，单击OK。

（3）进行网格划分

选择网格划分工具面板中的Mesh按钮，弹出拾取对话框，单击Pick All。

6.静力学分析

（1）设置分析类型

1）定义静力学分析

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。

2）设置分析选项

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

在弹出的对话框中设置PETRES为Prestress ON，含义为预应力分析，单击OK。

（2）定义边界条件

1）定义对称边界条件

GUI：Main Menu|Solution|Define Loads|Apply|Structural|Displacement|Symmetry B.C.|On Lines

弹出拾取对话框，拾取线L1，L5和L10，即转盘的对称线，单击OK。

2）定义转速

GUI：Main Menu|Solution|Define Loads|Apply|Structural|Inertia|Angular Veloc|Global

在弹出的对话框中输入OMEGY=2^*pi^*8500/60，因为ANSYS转速的单位是Hz，所以需进行转换。

（3）求解

GUI：Main Menu|Solution|Current LS

弹出求解对话框，单击OK。

（4）进入后处理提取参数

提取参数使用命令流比较方便，如下：

NSORI，S，EQV

^*GET，smax，SORT，，MAX !提取模型中最大等效应力并赋予参数SMAX

^*GET，NELEM，ELEM，，COUNT,， ！提取模型单元的数量并赋予参数NELEM

ETABLE，eseqv，S，EQV !使用单元表定义单元等效应力

^*DIM，sarray，ARRAY，NELEM，1，1… ！定义维数为NELEM，1，1数组

！求模型中单元等效应力之和(www.daowen.com)

SUM=O

^*DO，I，1,NELEM，1

^*GET,sarray(I),ELEM,I,ETAB,E SEQV

SUM=sarray(I)+SUM

^*ENDDO

!求模型中单元平均应力

MS=SUM/NELEM

!求模型等效应力的标准差并赋予参数SD

SD=O

^*DO，I，1,NELEM，1

SD-(sarray(I)-MS)^**2+SD

^*ENDDO

SD=SQRT(SD/(NELEM-1))

7.模态求解

（1）设置分析类型

1）定义模态分析分析

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

在弹出的对话框中选中Modal，含义为进行模态问题求解。

2）设置分析选项

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

在弹出的对话框中勾选模态求解方法为Block Lanczos，提取阶数（No.of modes to extract）为3，扩展模态阶数（NMODE No.of modes to expand）为3，并勾选预应力选项（PSTRES），单击OK，保持弹出对话框的默认值，单击OK。

（2）定义边界条件

1）删除对称位移约束

GUI：Main Menu|Solution|Define Loads|Delete|All Load Data|All Loads&Opts

2）定义转盘对称线为反对称约束

GUI：Main Menu|Solution|Define Loads|Apply|Structural|Displacement|AntisymmB.C.|OnLines

弹出拾取对话框，拾取线L1，L5和L10，即转盘的对称线，单击OK。

（3）求解

GUI：Main Menu|Solution|Current LS

弹出求解对话框，单击OK。

（4）提取固有频率

提取参数使用命令流比较方便，如下：

^*GET,FREQl,MODE,1,FREQ

^*GET,FREQ2,MODE,2,FREQ

^*GET,FREQ3,MODE,3,FREQ

8.优化设计

（1）整理出命令流并复制到ANSYS的工作目录

本实例设置命令流文件名为OPT.txt。

（2）读入OPT.txt

GUI：Utility Menu|File|Read Input from，在工作目录中选中OPT.txt。

（3）指定分析文件

GUI：Main Menu|Design Opt|Analysis File|Assign

弹出选择文件对话框，单击Browse，选择文件OPT.MAC，单击OK。

（4）定义设计变量

GUI：Main Menu|Design Opt|Design Variables

弹出定义设计变量对话框，单击Add，在弹出的对话框中选择NAME中的SEITA1，同时设置MIN=70，MAX=90，单击Apply；继续选择NAME中的SEITA2，同时设置MIN=70，MAX=90，单击Apply；继续选择NAME中的XMID，同时设置MIN=0.03，MAX=0.08，单击Apply；继续选择NAME中的YMID，同时设置MIN=0.03，MAX=0.08，单击OK，单击Close。

（5）定义状态变量

GUI：Main Menu|Design Opt|State Variables

弹出定义状态变量对话框，单击Add，在弹出的对话框中，选择NAME中的FREQ2，同时设置MIN=2500，单击Apply；继续选择NAME中的SMAX，同时设置MAX=230E6，单击OK，单击Close。

（6）定义目标函数

GUI：Main Menu|Design Opt|Objective

弹出定义目标函数对话框，单击Add，在弹出的对话框中，选择NAME中的SD，单击OK，单击Close。

（7）定义优化方法

GUI：Main Menu|Design Opt|Method/Tool

弹出指定优化方法（Specify Optimization Method）面板，选择随机优化方法（Random Designs），单击OK，在弹出的对话框中设置最大迭代次数（Maximum iterations）为50，单击OK。

（8）查看优化结果

1）查看最优设计。

GUI：Main Menu|Design Opt|Design Sets|List

弹出列举设计序列对话框，选择最优序列（BESTSet），单击OK。

2）查看设计变量与目标函数的曲线

GUI：Main Menu|Design Opt|Design Sets|Graphs/Tables

在弹出的对话框中选择XVAROPT中的XMID，选择Y-variable params中的SD，单击Apply，如图26-3所示；继续选择XVAROPT中的SEITA1，选择Y-variable params中的SD，单击OK，如图26-4所示。

图26-3 目标函数与XIMD关系曲线

图26-4 目标函数与SEITA1关系曲线