有限元在材料科学与工程中的应用剖析

实例2---焊缝的残余应力及温度场分析本实例说明瞬态热结构耦合问题及死活单元的运用，其命令流方式给出了多
级焊缝模式（完全模拟焊接这一连续的过程，但不考虑结构分析的瞬态效应，而只考虑热分析的瞬态效应），GUI操作方式给出了两级焊缝模式（操作上两级焊缝与多级焊缝本质一致。

均利用载荷步和死活单元）。

该实例的难度稍大，建议读者要在对ANSYS求解热结构耦合问题以及非线性问题（主要指塑性问题）有一定的了解之后学习；否则很难真正弄明白。

7.6.1问题描述
如图7-85所示为焊缝的剖面示意图，用铝焊将钢和铜接在一起，求在焊接后的焊接残余应力以及在焊接过程中的温度变化。

假定没有对流和辐射，结构左面固定约束，左右两边界均给定20℃的温度约束。

从左至右的材料了依次是钢、铝和铜。

其中钢和铜的初始温度是环境温度20℃，铝是1500℃。

图7-85 焊缝模型简图
各种材料的属性见表7-4
材料摄氏温
度℃
弹性模
量Pa
屈服强
度Pa
切变模
量Pa
材料密
度
kg/m3
泊淞
比
传热
系数
W/
（m
℃）
线胀系数
1/℃
比热
容
J/(k g
℃)
钢20 1.93e11 1.2e9 1.93e10 8030 0.29 16.3 1.78e-5 502 500 1.5e11 0.933e9 1.5e10
1000 0.7e11 0.435e9 0.7e10
1500 0.1e11 0.07e9 0.1e10
2000 0.01e11 0.007e9 0.01e10
铜20 1.17e11 0.9e9 1.17e10 8900 0.3 393 1.66e-5 385 500 0.9 e11 0.7e9 0.9 e10
1000 0.3 e11 0.23e9 0.3 e10
1500 0.05e11 0.04e9 0.05 e10
2000 0.005
e11
0.004e9 0.005 e10
铝20 1.02e11 0.8e9 1.02e10 4850 0.3 7.44 9.36e-6 544 500 0.5e11 0.4e9 0.5e10
1000 0.08e11 0.07 e9 0.08e10
1500 0.001e1
1
0.001 e9 0.001e10
2000 0.0001
e11 0.0001 e9 0.0001e1
7.6.2GUI操作方式
1、定义工作文件名及工作标题
（1）定义工作文件名：执行Utility Menu /File /Change Jobname对话框中输入文件名Weld,单击OK按钮。

（2）定义工作标题：执行Utility Menu /File /Change Title对话框中输入文件名Weld,单击OK 按钮。

（3）关闭坐标符号显示：执行Utility Menu /Plotctrls/ Window Controls/Window Options命令，弹出Window Options对话框。

在Location of triad 下拉列表框中选择NO Shown选项,单击OK按钮。

2、定义单元类型及材料属性
（1）定义单元类型：执行Main Menu/Preprocessor/ Element Type/ Add/Edit/Delete命令，弹出Element Types 对话框。

单击Add按钮，弹出Library of Element Types 对话框，如图7-86所示。

在左右列表框中分别选择Coupled Field和Vector Quad 13选项，单击OK按钮。

图7-86 Library of Element Types 对话框
（2）设置单元选项：单击Element Types 对话框的Options按钮，弹出PLANE13 element type options对话框，如图7-87所示。

在K1和K3下拉列表框中分别选择UX UY TEMP AZ 及Plane strain 选项，单击OK按钮，单击Close按钮。

图7-87 PLANE13 element type options对话框
（3）定义材料的弹性模量：执行Main Menu /Preprocessor /Material Props / Material Models 命令，弹出Define Material Model Behavior窗口。

双击Material Model Available 列表框中的Structural/ Linear / Elastic / Isotropic选项，弹出如图7-88所示的Linear Isotropic Properties for Material Number 1对话框，连续单击4次Add Temperature 按钮，生成表格。

在Temperature 文本框中分别输入20，500，1000，1500，2000，在EX文本框中分别输入钢材在各温度时刻对应的弹性模量，在PRXY文本框中输入对应的泊淞比。

单击Graph按钮，显示钢材弹性模量随温度的变化曲线，如图7-89所示。

图7-88 Linear Isotropic Properties for Material Number 1对话框
图7-89钢材弹性模量随温度的变化曲线
（4）设置材料的线胀系数：执行Main Menu /Preprocessor /Material Props / Material Models 命令，弹出Define Material Models Behavior窗口。

双击Material Models Behavior列表框中的Structural \Thermal Expansion \secant coefficient \Isotropic选项，弹出如图7-90所示的对话框。

在Reference temperature文本框中输入20，连续4次单击Add temperature 按钮，生成表格。

在Temperature文本框中输入20，500，1000，1500，2000。

在ALPX文本框中依次输入1.78E-005,单击OK按钮。

图7-90 Thermal Expansion Coef for Material Number 1对话框
（5）定义材料的密度：双击Structural \Density 选项，弹出如图7-91所示的Density for Material Number1 对话框，连续4次单击Add Temperature,生成表格。

在Temperature文本框中输入20，500，1000，1500，2000，在DENS文本框中依次输入8030，单击OK按钮。

图7-91 Density for Material Number1 对话框
（6）定义双线性材料属性：双击Structural \Nonlinear \Inelastic \Rate Independent \Isotropic Hardening Plasticity\Mises Plasticity \Bilinear 选项，弹出如图7-92的对话框，连续5次单击Add Temperature ,生成表格。

在Temperature文本框中输入5个温度值，在Yield Stss文本框中输入钢材对应于5个温度值的屈服强度，在Tang Mod文本框中输入刚才对应于5个温度值的切变模量。

单击Graph按钮
显示屈服强度（切变模量）与温度的关系图。

，单击OK按钮。

图7-92 Bilinear Kinematic Hardening for Material Number1 对话框
（7）定义钢的热传导率：双击Therrmal \Conductivity \Isotropic 选项，弹出Conductivity for Material Number 1对话框，如图7-93所示，连续4次单击Add Temperature 按钮，在Temperature 文本呢框中输入20，500，1000，1500，2000，在KXX文本框中输入16.3，单击OK按钮。

图7-93 Conductivity for Material Number1 对话框
（8）定义钢的比热容：双击Therrmal \ Specific Heat 选项，弹出Specific Heat for Material Number 1对话框，如图7-94所示连续单击Add Temperature 按钮，在Temperature文本呢框中输入20，5000，1000，1500，2000.在C文本框中均输入502，单击OK按钮。

图7-94 Specific Heat for Material Number 1对话框
（9）定义磁常数：双击Electromagnetic \Relative Permeability \Constant 选项，弹出对话框，连续单击4次Add Temperature 按钮，如图7-95所示。

在Temperature文本框中输入20，500，1000，1500，2000，在MURX文本框中均输入1，单击OK 按钮。

图7-95 Permeability for Material Number 1对话框
（10）定义第二种材料属性：执行Material \ New Model命令，弹出Define Material ID对话框，如图7-96所示，输入2，单击OK 按钮。

重复步骤（3）----（9）可以定义地二种新材料（铝）的性质，然后定义第三种材料（铜）的性质，执行Material \Exit命令。

图7-96 for Material Number 1对话框
3、生成有限元模型
（1）建立60度的圆弧面：执行Main Menu \preprocessor\Modeling \Create \Areas\Circle\By Dimensions命令，弹出如图7-97的对话框。

在RAD1,THETA1,THETA2文本框中分别输入0.5、90-30及90+30，单击按钮。

图7-97 Circluar Area By Dimensions
（2）建立矩形面：执行Main Menu\ Preprocessor \Modeling \Create \Areas\Rectangle\By Dimensions命令，弹出如图7-98的对话框。

在X-coordinates 文本框中输入-0.5，0.5，在Y- coordinates文本框中输入0，0.26，单击OK按钮。

图7-98 Create Rectangle by Dimensions
（3）打开面编号显示：执行Utility Menu \Plotctrls \Numbering 命令，弹出Plot Numbering Controls 对话框，如图7-99所示。

选择Area numbers复选框，单击OK按钮结果如图7-100
所示。

图7-99 Plot Numbering Controls 对话框
图7-100 矩形面与圆面的结果
（4）面叠分操作：执行Main Menu\ Preprocessor \Modeling \Operate \Booleans\Overlap \Areas 命令，弹出拾取框。

单击Pick All按钮，结果如图7-101所示。

图7-101面叠分操作后的生成结果
（5）删除多余的面：执行Main Menu\ Preprocessor \Modeling \Delete\Area and Below命令，弹出拾取框。

拾取A4,单击OK按钮，结果如图7-102。

图7-102 删除结果
（6）测量圆弧半径：Utility Menu \List\Picked Entities命令，弹出Model Query工具栏，如图7-103所示。

在Query Item 和On Entities 下拉列表框中分别选择Lengths及Lines，拾取L8（L9），单击OK按钮弹出提示窗口，如图7-104所示。

图7-103 Model Query工具栏
图7-104 提示窗口
（7）拾取关键点：执行Main Menu\ Preprocessor \Modeling \Create \Keypoints\In Active Cs命
令，弹出Create Keypoints in ActiveCoordinate system 对话框，如图7-105所示。

在Keypoints number 文本框中输入10，在Location In Active Cs文本呢框中输入0，0.300222（即刚才得到的线段长度），单击OK按钮。

图7-105 Create Keypoints in ActiveCoordinate system 对话框
（8）建立圆弧：执行Main Menu\ Preprocessor \Modeling \Create \Lines \Arcs\Through3 Kps 命令，弹出拾取框。

拾取编号为8，9，10的关键点，单击OK按钮，结果如图7-106所示。

图7-106生成的圆弧
（9）生成面：执行Main Menu\ Preprocessor \Modeling \Create \Areas\Arbitrary \By Lines命令，弹出拾取框。

拾取L1,L10,单击OK 按钮，结果如图7-107所示。

图7-107 新生成的面显示
（10）面相加操作：执行Main Menu\ Preprocessor \Modeling \Operate\Booleans\Add \Areas命令，弹出拾取框。

拾取A1,A3,单击OK 按钮，结果如图7-108所示。

图7-108面相加生成后的结果
(11)保存结果数据：单击ANSYS Toolbar 中的SA VE-DB按钮。

（12）设置单元属性：执行Main Menu\ Preprocessor \Meshing \Mesh Attributes\Picked Areas 命令，在MAT下拉列表框中选择1,单击Apply按钮。

拾取编号为A2的，面单击OK按钮弹出Area Attributes对话框。

在MAT下拉列表框中选择2，单击Apply按钮，拾取编号为A5的面，在下拉列表框中选择3，单击OK按钮。

图7-109 Area Attributes对话框
（13）设置焊缝单元尺寸：执行Main Menu\ Preprocessor \Meshing \SizeCntls\Manual \Size \Lines\Picked Lines命令，弹出拾取框。

拾取L1,L8和L9，单击OK按钮，弹出如图7-110
所示的Element Sizes on Piked Lines对话框。

在No of lines to create 文本框中输入10，清楚KYNDIV SIZE ,NDIV can be changed复选框，单击Apply按钮。

图7-110 Element Sizes on Piked Lines对话框
（14）设置非焊缝处顶部直线单元尺寸：拾取L16和L14，单击OK按钮，弹出Element Sizes on Piked Lines对话框。

在No of lines to create 文本框中输入10，SPACE文本框中输入0.5清除KYNDIV SIZE ,NDIV can be changed复选框，单击Apply按钮。

（15）设置非焊缝处底部直线单元尺寸：拾取L15和L13，单击OK按钮，弹出Element Sizes on Piked Lines对话框。

在No of lines to create 文本框中输入10，SPACE文本框中输入2，清除KYNDIV SIZE ,NDIV can be changed复选框，单击Apply按钮。

（16）划分单元：执行Main Menu\ Preprocessor \Meshing \Mesh\Areas\Mapped\3or 4 sided命令，弹出拾取框。

单击PickAll按钮，单击OK按钮，结果如图7-111所示。

图7-111 网格划分结果
（17）保存单元结果：单击ANSYS Toolbar 中的SA VE-DB按钮。

4、设置求解选项、施加约束并求解
（1）设置分析类型和求解方法：执行Main Menu\Solution\Analysis Type\New Analysis命令，弹出New Analysis 对话框，如图7-112所示。

选择Transient单选按钮，单击OK，弹出Transient Analysis 对话框，如图7-113所示。

选择Full单选按钮，单击OK按钮。

图7-112 New Analysis 对话框
图7-113 Transient Analysis 对话框
图7-114 Select Enties工具栏
（2）选择左边节点：执行Utility Menu\Select Enties工具栏，如图7-114所示。

在上面两个下拉列表框中选择Nodes和ByLocation选项，选择X coordinate和From Full单选按钮，在Min,Max文本框中输入-0.5，单击OK按钮。

（3）施加位移约束：执行Main Menu\Solution \Define Loads\Apply \Structural\Displacement\On Nodes命令，弹出拾取框。

单击Pick all按钮，弹出ApplyU,ROT on Nodes对话框，如图7-115所示。

在DOFs to be contrained 列表框中选择UX和UY选项，单击OK按钮。

同样的方法选择右界的节点施加X方向的约束。

图7-115 ApplyU,ROT on Nodes对话框
（4）选择左右两边的节点：执行Utility Menu \Select \Entities 命令，弹出如图Select Entities 工具栏，在上面两个下拉列表框中分别选择Nodes 和By location 选项，选择X coordinate 和AlsoSelcet单选按钮，在Min,Max 文本框中输入0.5，单击OK按钮。

（5）施加温度约束：执行Main Menu\Solution \Define Loads\Apply \Thermal\Temperature\On Nodes命令，弹出拾取框。

单击Pick all按钮，弹出ApplyTEMP on Nodes对话框，如图7-116所示。

在DOFs to be contrained 列表框中选择TEMP选项，在Load TEMP value文本框中输入20，单击OK按钮。

图7-116 ApplyTEMP on Nodes对话框
（6）选择所有实体：执行Utility Menu \Select \Everything 命令。

（7）显示单元：Utility Menu \Plot Elements命令，结果如图7-117所示。

图7-117施加约束后的模型
（8）保存设置：单击ANSYS Toolbar 中的SA VE-DB按钮。

5、设置7个载荷步（分两级焊缝焊接）
（1）设置输出选项：执行Main Menu\Solution \Load Step Opts\OutputCtrls\ DB\Results File 命令，弹出如图7-118所示的Controls for Database and Results FileWriting对话框。

选择Every substep单选按钮，单击OK按钮。

图7-118 Controls for Database and Results FileWriting对话框
（2）施加初始温度值（20℃）：执行Main Menu\Solution \Define Loads\Apply\InitialCondit,n \Define命令，弹出拾取框。

单击Pick All 按钮，弹出Define Initial Conditions 对话框，如图7-119所示。

在DOF to be specified列表框中选择TEMP选项，在Load TEMP value 文本框中输入20，单击OK按钮。

图7-119Define Initial Conditions 对话框
（3）设置时间积分控制：执行Main Menu\Solution \Load Step Opts\ Time/Frequency \Time
Integration \Amplitude Decay命令，弹出Time Integration controls 对话框，如图7-120 所示。

清除For structural DOFs和For magnetic DOFs 复选框，选择For thermal DOFs 复选框，在GAMMA\THETA\OSLM和TOL文本呢框中分别输入0.005、1、0.5、和0.2，单击OK按钮。

图7-120 Time Integration controls 对话框
（4）杀死焊缝上半部单元：执行Main Menu\Solution \Load Step Opts\Other
\Birth &Death \Kill Elements命令，谈粗话拾取框。

选择要杀死的单元，单击OK 按钮，杀死单元后的生成结果如图7-121所示。

图7-121 杀死单元后的生成结果
（5）选择激活的单元：执行Utility Menu \Select \Entities 命令，弹出Select Entities 工具栏，如图7-122所示。

在上面两个下拉列表框中分别选择Elements 和Live Elem’s选项，选择From Full单选按钮。

图7-122 Select Entities 工具栏
（6）显示激活的单元：执行Utility Menu \Plot \Entities 命令，结果如图7-123所示。

图7-123 第一个载荷步激活的单元
（7）选择焊缝处激活的单元：打开Select Entities工具栏，在上面两个下拉列表框中分别选择Elements和By Attributes 选项，选择Material Num和Reselect单选按钮，在Min ,Max,Inc 文本框中输入2，单击OK按钮。

（8）选择焊缝处激活的节点：打开Select Entities工具栏，在上面两个下拉列表框中分别选择Nodes和Attached to选项，选择Elements和From Full单选按钮，单击OK 按钮。

说明
下面为选择的节点施加温度约束，但并不是实际的约束，而是为得到初始温度场分布而附加的。

在得到初始温度场分布之后，必须删除这些约束。

（9）施加温度约束：执行Main Menu\Solution \Define load Opts\Apply \Thermal \Temperature \On Nodes 命令，弹出拾取框。

单击Pick All 按钮，弹出Apply TEMP on Nodes对话框，如图7-124所示。

在DOFs to be contrained 列表框中选择TEMP选项，在Load TEMP value 文本框中输入1500，单击OK 按钮。

图7-124 Apply TEMP on Nodes对话框
（10）选择所有实体：执行Utility Menu \Select \Everything命令。

（11）显示所有单元：执行Utility Menu \Plot \Elements命令,结果如图7-125所示。

图7-125第一个载荷步的约束设置显示
（12）设置时间步选项：执行Main Menu\Solution \Load Step Opts\ Time/Frequency \Time and Substeps命令，弹出Time and Substeps 对话框，如图7-126所示。

在Time at end of load step 和Number of Substeps文本框中分别输入0.001及1，选择Stepped 单选按钮，单击OK按钮。

图7-126 Time and Substeps 对话框
（13）写入第1个载荷步（用于计算初始温度场）：执行Main Menu\Solution \Load Step Opts\ Write LS File 命令，弹出如图7-127所示的Write Load Step Opt对话框。

输入1，单击OK 按钮。

图7-127 Write Load Step Opt对话框
（14）设置时间步选项：执行Main Menu\Solution \Load Step Opts\ Time/Frequency \Time and Substeps命令，弹出Time and Substeps 对话框，如图7-127所示。

在Time at end of load step 和Number of Substeps文本框中分别输入0.002及1，选择Stepped 单选按钮，单击OK按钮。

（15）写入第2个载荷步（用于计算初始零升温速度）：执行Main Menu\Solution \Load Step Opts\ Write LS File 命令，弹出如图7-127所示的Write Load Step Opt对话框。

输入2，单击
OK按钮。

（16）选择激活的单元：执行Utility Menu \Select \Entities 命令，弹出Select Entities 工具栏，在上面两个下拉列表框中分别选择Elements 和Live Elem’s选项，选择From Full单选按钮，单击OK按钮。

（17）选择焊缝处激活的单元：打开Select Entities工具栏，在上面两个下拉列表框中分别选择Elements和By Attributs 选项，选择Material Num和Reselect单选按钮，在Min ,Max,Inc 文本框中输入2，单击OK按钮。

（18）选择焊缝处激活的节点：打开Select Entities工具栏，在上面两个下拉列表框中分别选择Nodes和Attached to选项，选择Elements和From Full单选按钮，单击OK 按钮。

（19）删除1级焊缝处的温度约束：执行Main Menu\Solution \Define load Opts\Delete \Thermal \Temperature \On Nodes命令，弹出拾取框。

单击Pick All按钮弹出Delete Contrains 对话框，如图7-128所示。

在Lab DOFs to be deleted下拉列表框中选择TEMP选项。

图7-128 Delete Contrains 对话框
（20）选择所有实体：执行Utility Menu \Select \Everything命令。

（21）重新显示网格：执行Utility Menu \Plot \Elements命令,结果如图7-129所示。

7-129删除温度约束后的网格
（22）设置时间步选项：执行Main Menu\Solution \Load Step Opts\ Time/Frequency \Time and Substeps命令，弹出Time and Substeps 对话框，如图7-126所示。

在Time at end of load step 和Number of Substeps文本框中分别输入5及2，选择Stepped 单选按钮，单击OK按钮。

（23）写入第3个载荷步：执行Main Menu\Solution \Load Step Opts\ Write LS File 命令，弹出Write Load Step Opt对话框。

输入3，单击OK按钮。

（24）激活第2级焊缝的单元：执行Main Menu\Solution \Load Step Opts\ Other\Birth &Death \Active Elem命令，弹出拾取框。

拾取第2级焊缝的单元，单击OK 按钮，结果如图7-130所示。

图7-130激活第2级焊缝的单元的结果
（25）选择第2级焊缝的单元（即刚才激活的单元）：打开Select Entities工具栏，在上面两个下拉列表框中分别选择Elements和By Num/Pick选项，选择From Full单选按钮，单击OK按钮,弹出拾取框。

拾取第2级焊缝的单元后，单击OK 按钮。

（26）选择第2级焊缝的节点：执行Utility Menu \Select \Entities 命令，弹出Select Entities 工具栏，在上面两个下拉列表框中分别选择Nodes和Attached to选项，选择Elements和From Full单选按钮，单击OK 按钮。

（27）施加温度约束：执行Main Menu\Solution \Load Step Opts\Apply \Thermal \Temperature \On Nodes 命令，弹出拾取框。

单击Pick All 按钮，弹出Apply TEMP on Nodes对话框，在DOFs to be contrained 列表框中选择TEMP选项，在Load TEMP value 文本框中输入1500，单击OK 按钮。

（28）选择所有实体：执行Utility Menu \Select \Everything命令。

（29）重新显示网格：执行Utility Menu \Plot \Elements命令,结果如图7-131所示。

图7-131 施加约束后的第2 级焊缝的显示
（30）设置时间步选项：执行Main Menu\Solution \Load Step Opts\ Time/Frequency \Time and Substeps命令，弹出Time and Substeps 对话框。

在Time at end of load step 和Number of Substeps文本框中分别输入5.001及1，选择Stepped 单选按钮，单击OK按钮。

（31）写入第4个载荷步：执行Main Menu\Solution \Load Step Opts\ Write LS File 命令，弹出Write Load Step Opt对话框。

输入4，单击OK按钮。

（32）设置时间步选项：执行Main Menu\Solution \Load Step Opts\ Time/Frequency \Time and Substeps命令，弹出Time and Substeps 对话框。

在Time at end of load step 和Number of Substeps文本框中分别输入5.002及1，选择Stepped 单选按钮，单击OK按钮。

（33）写入第5个载荷步：执行Main Menu\Solution \Load Step Opts\ Write LS File 命令，
弹出Write Load Step Opt对话框。

输入5，单击OK按钮。

（34）删除第2级焊缝处的温度约束：执行Main Menu\Solution \Define load Opts\Delete \Thermal \Temperature \On Nodes命令，弹出拾取框。

单击Pick All按钮,弹出Delete Contrains 对话框，选择BOX单选按钮，如图7-132（a）所示，单击OK按钮，在DOFs to be deleted 下拉列表框中选择TEMP选项，单击OK按钮。

图7-132（a）
图7-132（b）
图7-132（c）
（35）显示网格：执行Utility Menu \Plot \Elements命令,结果如图7-133所示。

图7-133 删除第2级焊缝处的温度约束的网格显示
（36）设置时间步选项：执行Main Menu\Solution \Load Step Opts\ Time/Frequency \Time and Substeps命令，弹出Time and Substeps 对话框。

在Time at end of load step 和Number of Substeps文本框中分别输入10及2，选择Stepped 单选按钮，单击OK按钮。

（37）写入第6个载荷步：执行Main Menu\Solution \Load Step Opts\ Write LS File 命令，弹出Write Load Step Opt对话框。

输入6，单击OK按钮。

（38）设置时间步选项：执行Main Menu\Solution \Load Step Opts\ Time/Frequency \Time and Substeps命令，弹出Time and Substeps 对话框。

在Time at end of load step 和Number of Substeps文本框中分别输入50000及40，选择Stepped 单选按钮，单击OK按钮。

（39）写入第5个载荷步：执行Main Menu\Solution \Load Step Opts\ Write LS File 命令，弹出Write Load Step Opt对话框。

输入5，单击OK按钮。

（40）载荷步求解：执行Main Menu\Solution \Solve \From LS Files 命令，弹出Solve Load Step Files 对话框，如图7-134所示。

在Starting LS file number和File number increment 文本框中分别输入1、7、1。

图7-134 Solve Load Step Files 对话框
（41）单击OK按钮，弹出提示对话框，如图7-135所示，且求解完毕后自动关闭。

如果中途单击STOP 按钮，求解过程将中断。

求解过程中ANSYS将弹出Waring 对话框，但求解继续进行。

不要关闭该对话框，求解中断。

图7-135提示对话框
在求解过程中显示迭代进程及当前时刻，求解完成后显示的迭代信息如图7-136所示。

图7-136 求解完成时显示的迭代信息
6、通用后处理
（1）查看迭代情况：执行Main Menu \Postproc \Results Summary 命令，弹出SET,LIST Command窗口，如图7-137所示，查看后File \Close命令。

（2）读入最后一个子步结果：执行Main Menu \Postproc \Read Results \Last Set 命令。

（3）显示温度场：执行Main Menu \Postproc \Plot Results \Contour Plot \Nodal Solu命令，弹出Contour Nodal Solution Data对话框，如图7-138所示。

在Item to be Contoured 左右列表框中选择DOF solution 和Temperature TEMP选项，单击OK按钮，结果如图7-139所示。

图7-137 SET,LIST Command窗口
图7-138 contour Nodal Solution Data对话框
图7-139 最后一个子步的温度分布云图
（4）显示位移场：执行Main Menu \Postproc \Plot Results \Contour Plot \Nodal Solu命令，弹出contour Nodal Solution Data对话框。

在Item to be Contoured 左右列表框中选择DOF solution 和Translation USUM选项，单击OK按钮，结果如图7-139所
示。

图7-140 最后一个子步的位移云图
（5）显示残余应力场：Main Menu \Postproc \Plot Results \Contour Plot \Nodal Solu 命令，弹出弹出contour Nodal Solution Data对话框。

在Item to be Contoured 左右列表框中选择Stress 和von Mises SEQV选项，单击OK按钮。

图7-141 最后时刻的残余应力云图
（6）读入其他子步的结果：执行Main Menu \General Postproc \Read Results \By Pick 命令，弹出Results Files 对话框，如图7-142所示。

选择需要查看的子步，单击Read按钮，单击Close 按钮。

重复（3）----（5）步可查看任何子步的温度场、位移场与残余应力场等。

图7-142 Results Files 对话框
（7）动画显示温度场变化的全过程：执行Utility Menu \Plotctrls \Animate \Over Results 命令，弹出Animate Over Results 对话框，如图7-143所示，选择Load Step Range 单选按钮，在Range Minmum ,Maxmum 文本框中输入1，7，在Increment result set 文本框中输入1，选择Include last SBST for each LDST 复选框，在Display Type 左右列表框中分别选择DOF solution 和Temperature TEMP选项，单击OK按钮，显示整个求解过程的温度场变化动画图。

图7-143 Animate Over Results 对话框
（8）动画显示位移场变化的全过程：执行Utility Menu \Plotctrls \Animate \Over Results 命令，弹出Animate Over Results 对话框，选择Load Step Range 单选按钮，在Range Minmum ,Maxmum 文本框中输入1，7，在Increment result set 文本框中输入1，选择Include last SBST for each LDST 复选框，在Display Type 左右列表框中分别选择DOF solution 和Translation USUM选项，单击OK按钮，显示整个求解过程的位移场变化动画图。

（9）动画显示应力场变化的全过程：执行Utility Menu \Plotctrls \Animate \Over Results 命令，弹出Animate Over Results 对话框，选择Load Step Range 单选按钮，在Range Minmum ,Maxmum 文本框中输入1，7，在Increment result set 文本框中输入1，选择Include last SBST for each LDST 复选框，在Display Type 左右列表框中分别选择Stress 和von Mises SEQV选项，单击OK按钮，显示整个求解过程的应力变化动画图。

7、时域后处理
（1）显示节点编号：执行Utility Menu \PlotCtrols \Numbering 命令，弹出Plot Numbering Controls 对话框，选择Node numbers复选框，结果如图7-144所示。

需要查看的编号分别为1，17，33和150 4个节点的温度随时间变化情况，以及节点1的合应力随时间的变化情况已经用圆圈标出。

图7-144 节点编号显示及节点位置分布图
（2）定义温度变量：执行Main Menu \TimeHist Postpro \Define Varibles命令，弹出Define Time-History Variables 对话框。

单击Add按钮，弹出Add Time History Variables对话框，单击OK按钮，弹出拾取框。

拾取编号为1的节点，单击OK按钮弹出Define Nodal Data 对话框。

在Name文本框中输入temp1,在Item,Comp Data item 左右列表框中分别选择DOF Solution 和Temperature TEMP 选项，单击OK 按钮。

重复上述操作定义另外三个温度变量，分别选择编号为33，17，和150三个节点。

对应于每个节点，在响应的Name 文本框中输入temp33,temp17和temp150。

（3）定义派生数据变量：继续单击Define Time-History Variables 对话框。

选择Element Results Variable 对话框。

单击OK按钮，弹出拾取框，拾取节点1及包含节点1的单元，单击OK按钮，弹出拾取框。

拾取节点1，单击OK 按钮，弹出如图7-145所示的Define Element Results Variable 对话框。

在Name文本框中输入stress71-1,在Item,Comp Data item 作于列表框中分别选择Stress和von Mises SEQV选项，单击OK按钮。

重复上述操作定义另外两个派生变量，在第一个拾取框出现时，分别拾取节点1左边和后面的单元（均包含节点1）。

在拾取第二个拾取框出现时，均拾取节点1，在Name文本框中输入stress185-1和stress 76-1,定义后的Define Time-History Variables对话框如图7-146所示。

图7-145 Define Element Results Variable 对话框
图7-146 Define Time-History Variables对话框
（4）计算节点1的总应力：执行Main Menu \TimeHist Postpro \Math Operations \Add命令，弹出Add Time-History Variables对话框,如图7-147所示。

在IR\IA\IB和IC文本框中分别俗话如9，6，7及8，单击OK按钮。

图7-147 Add Time-History Variables对话框
（5）绘制温度–时间关系图：执行Main Menu \TimeHist Postpro \Graph Variables命令，弹出如图7-148所示的Graph Time-Histery Variables 对话框。

在NV AR1—NA VR4文本呢框中分别输入2，3，4，5，单击OK按钮，结果如图7-149所示。

图7-148 Graph Time-Histery Variables 对话框
图7-149 4个节点的温度-时间历程图
（6）绘制时间应力关系图：打开Graph Time-Histery Variables对话框，在NA VR1---NAVR4
文本框中输入6，7，8，9。

单击OK按钮，结果如图7-150所示。

图7-150 应力-时间历程图
7.6.3命令流方式
/BATCH
/COM,ANSYS RELEASE 10.0 UP20050718 10:53:37 03/06/2009 RESUME,'weld','db','.'
/COM,ANSYS RELEASE 10.0 UP20050718 10:53:38 03/06/2009 /PREP7
!*
!*
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,20
MPTEMP,2,500
MPTEMP,3,1000
MPTEMP,4,1500
MPTEMP,5,2000
MPDE,EX,1
MPDE,NUXY,1
MPDE,PRXY,1
MPDATA,EX,1,,1.93E+011
MPDATA,EX,1,,1.5E+011
MPDATA,EX,1,,7E+010
MPDATA,EX,1,,1E+010
MPDATA,EX,1,,1E+009
MPDATA,PRXY,1,,0.29 MPDATA,PRXY,1,,0.29 MPDATA,PRXY,1,,0.29 MPDATA,PRXY,1,,0.29 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,20
MPTEMP,2,500
MPTEMP,3,1000 MPTEMP,4,1500 MPTEMP,5,2000
UIMP,1,REFT,,,20 MPDE,ALPX,1
MPDATA,ALPX,1,,1.78E-005 MPDATA,ALPX,1,,1.78E-005 MPDATA,ALPX,1,,1.78E-005 MPDATA,ALPX,1,,1.78E-005 MPDATA,ALPX,1,,1.78E-005 FINISH
/SOL
FINISH
/POST26
FINISH
/SOL
/STATUS,SOLU
SOLVE
LSSOLVE,1,7,1,
/DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST
/DIST,1,0.924021086472,1 /REP,FAST
FINISH
/PREP7
!* MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,20
MPTEMP,2,500
MPTEMP,3,1000 MPTEMP,4,1500 MPTEMP,5,2000 MPDE,DENS,1
MPDATA,DENS,1,,8030 MPDATA,DENS,1,,8030 MPDATA,DENS,1,,8030
MPDATA,DENS,1,,8030 MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,20
MPTEMP,2,500
MPTEMP,3,1000
MPTEMP,4,1500
MPTEMP,5,2000
MPDE,DENS,1
MPDATA,DENS,1,,8030
MPDATA,DENS,1,,8030
MPDATA,DENS,1,,8030
MPDATA,DENS,1,,8030
MPDATA,DENS,1,,8030
TBDE,BISO,1,,,
TB,BISO,1,5,2,
TBTEMP,20
TBDATA,,1.2E+009,1.93E+010,,,, TBTEMP,500
TBDATA,,9.33E+008,1.5E+010,,,, TBTEMP,1000
TBDATA,,4.35E+008,7E+009,,,, TBTEMP,1500
TBDATA,,7E+007,1E+009,,,, TBTEMP,2000
TBDATA,,7E+006,1E+008,,,, MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,20
MPTEMP,2,500
MPTEMP,3,1000
MPTEMP,4,1500
MPTEMP,5,2000
MPDE,KXX,1
MPDATA,KXX,1,,16.3
MPDATA,KXX,1,,16.3
MPDATA,KXX,1,,16.3
MPDATA,KXX,1,,16.3
MPDATA,KXX,1,,16.3 MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,20
MPTEMP,2,500
MPTEMP,3,1000
MPTEMP,4,1500
MPTEMP,5,2000
MPDE,KXX,1 MPDATA,KXX,1,,16.3 MPDATA,KXX,1,,16.3 MPDATA,KXX,1,,16.3 MPDATA,KXX,1,,16.3 MPDATA,KXX,1,,16.3 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,20 MPTEMP,2,500 MPTEMP,3,1000 MPTEMP,4,1500 MPTEMP,5,2000 MPDE,MURX,1 MPDATA,MURX,1,,1 MPDATA,MURX,1,,1 MPDATA,MURX,1,,1 MPDATA,MURX,1,,1 MPDATA,MURX,1,,1 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDE,HF,1 MPDATA,HF,1,, MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,20 MPTEMP,2,500 MPTEMP,3,1000 MPTEMP,4,1500 MPTEMP,5,2000 MPDE,DENS,2 MPDATA,DENS,2,,4850 MPDATA,DENS,2,,4850 MPDATA,DENS,2,,4850 MPDATA,DENS,2,,4850 MPDATA,DENS,2,,4850 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,20 MPTEMP,2,500 MPTEMP,3,1000 MPTEMP,4,1500 MPTEMP,5,2000 MPDE,C,2
MPDATA,C,2,,544 MPDATA,C,2,,544 MPDATA,C,2,,544
MPDATA,C,2,,544 MPDATA,C,2,,544 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,20
MPTEMP,2,500
MPTEMP,3,1000 MPTEMP,4,1500 MPTEMP,5,2000 MPDE,EX,2
MPDE,NUXY,2
MPDE,PRXY,2
MPDATA,EX,2,,1.02E+011 MPDATA,EX,2,,5E+010 MPDATA,EX,2,,8E+009 MPDATA,EX,2,,1E+008 MPDATA,EX,2,,1E+007 MPDATA,PRXY,2,,0.3 MPDATA,PRXY,2,,0.3 MPDATA,PRXY,2,,0.3 MPDATA,PRXY,2,,0.3 MPDATA,PRXY,2,,0.3 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,20
MPTEMP,2,500
MPTEMP,3,1000 MPTEMP,4,1500 MPTEMP,5,2000 MPDE,EX,2
MPDE,PRXY,2
MPDATA,EX,2,,1.02E+011 MPDATA,EX,2,,5E+010 MPDATA,EX,2,,8E+009 MPDATA,EX,2,,1E+008 MPDATA,EX,2,,1E+007 MPDATA,PRXY,2,,0.3 MPDATA,PRXY,2,,0.3 MPDATA,PRXY,2,,0.3 MPDATA,PRXY,2,,0.3 MPDATA,PRXY,2,,0.3 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,20
MPTEMP,2,500
MPTEMP,3,1000 MPTEMP,4,1500
MPTEMP,5,2000
UIMP,2,REFT,,, MPDE,ALPX,2
MPDATA,ALPX,2,,9.36E-006 MPDATA,ALPX,2,,9.36E-006 MPDATA,ALPX,2,,9.36E-006 MPDATA,ALPX,2,,9.36E-006 MPDATA,ALPX,2,,9.36E-006 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,20
MPTEMP,2,500
MPTEMP,3,1000 MPTEMP,4,1500 MPTEMP,5,2000 MPDE,KXX,2
MPDATA,KXX,2,,7.44 MPDATA,KXX,2,,7.44 MPDATA,KXX,2,,7.44 MPDATA,KXX,2,,7.44 MPDATA,KXX,2,,7.44 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,20
MPTEMP,2,500
MPTEMP,3,1000 MPTEMP,4,1500 MPTEMP,5,2000 MPDE,KXX,2
MPDATA,KXX,2,,7.44 MPDATA,KXX,2,,7.44 MPDATA,KXX,2,,7.44 MPDATA,KXX,2,,7.44 MPDATA,KXX,2,,7.44 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,20
MPTEMP,2,500
MPTEMP,3,1000 MPTEMP,4,1500 MPTEMP,5,2000 MPDE,MURX,2
MPDATA,MURX,2,,1 MPDATA,MURX,2,,1 MPDATA,MURX,2,,1 MPDATA,MURX,2,,1 MPDATA,MURX,2,,1
TBDE,BISO,2,,,
TB,BISO,2,5,2,
TBTEMP,20
TBDATA,,8E+008,1.02E+010,,,, TBTEMP,500
TBDATA,,4E+008,5E+009,,,, TBTEMP,1000
TBDATA,,7E+007,8E+008,,,, TBTEMP,1500
TBDATA,,0.001E9,0.001E10,,,, TBTEMP,2000
TBDATA,,1E+005,1E+006,,,, TBDE,BISO,2,,,
TB,BISO,2,5,2,
TBTEMP,20
TBDATA,,8E+008,1.02E+010,,,, TBTEMP,500
TBDATA,,4E+008,5E+009,,,, TBTEMP,1000
TBDATA,,7E+007,8E+008,,,, TBTEMP,1500
TBDATA,,1E+006,1E+007,,,, TBTEMP,2000
TBDATA,,1E+005,1E+006,,,, MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,20
MPTEMP,2,500
MPTEMP,3,1000
MPTEMP,4,1500
MPTEMP,5,2000
MPDE,DENS,3
MPDATA,DENS,3,,8900 MPDATA,DENS,3,,8900 MPDATA,DENS,3,,8900 MPDATA,DENS,3,,8900 MPDATA,DENS,3,,8900 MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,20
MPTEMP,2,500
MPTEMP,3,1000
MPTEMP,4,1500
MPTEMP,5,2000
MPDE,C,2
MPDATA,C,2,,544
MPDATA,C,2,,544 MPDATA,C,2,,544 MPDATA,C,2,,544 MPDATA,C,2,,544 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,20
MPTEMP,2,500
MPTEMP,3,1000 MPTEMP,4,1500 MPTEMP,5,2000 MPDE,DENS,3
MPDATA,DENS,3,,8900 MPDATA,DENS,3,,8900 MPDATA,DENS,3,,8900 MPDATA,DENS,3,,8900 MPDATA,DENS,3,,8900 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,20
MPTEMP,2,500
MPTEMP,3,1000 MPTEMP,4,1500 MPTEMP,5,2000 MPDE,C,3
MPDATA,C,3,,385 MPDATA,C,3,,385 MPDATA,C,3,,385 MPDATA,C,3,,385 MPDATA,C,3,,385 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,20
MPTEMP,2,500
MPTEMP,3,1000 MPTEMP,4,1500 MPTEMP,5,2000 MPDE,EX,3
MPDE,NUXY,3
MPDE,PRXY,3
MPDATA,EX,3,,1.17E+011 MPDATA,EX,3,,9E+010 MPDATA,EX,3,,3E+010 MPDATA,EX,3,,5E+009 MPDATA,EX,3,,5E+008 MPDATA,PRXY,3,,0.3 MPDATA,PRXY,3,,0.3
MPDATA,PRXY,3,,0.3 MPDATA,PRXY,3,,0.3 MPDATA,PRXY,3,,0.3 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,20
MPTEMP,2,500
MPTEMP,3,1000 MPTEMP,4,1500 MPTEMP,5,2000 MPDE,EX,3
MPDE,PRXY,3
MPDATA,EX,3,,1.17E+011 MPDATA,EX,3,,9E+010 MPDATA,EX,3,,3E+010 MPDATA,EX,3,,5E+009 MPDATA,EX,3,,5E+008 MPDATA,PRXY,3,,0.3 MPDATA,PRXY,3,,0.3 MPDATA,PRXY,3,,0.3 MPDATA,PRXY,3,,0.3 MPDATA,PRXY,3,,0.3 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,20
MPTEMP,2,500
MPTEMP,3,1000 MPTEMP,4,1500 MPTEMP,5,2000 MPDE,EX,3
MPDE,PRXY,3
MPDATA,EX,3,,1.17E+011 MPDATA,EX,3,,9E+010 MPDATA,EX,3,,3E+010 MPDATA,EX,3,,5E+009 MPDATA,EX,3,,5E+008 MPDATA,PRXY,3,,0.3 MPDATA,PRXY,3,,0.3 MPDATA,PRXY,3,,0.3 MPDATA,PRXY,3,,0.3 MPDATA,PRXY,3,,0.3 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,20
MPTEMP,2,500
MPTEMP,3,1000 MPTEMP,4,1500
UIMP,3,REFT,,, MPDE,ALPX,3
MPDATA,ALPX,3,,1.66E-005 MPDATA,ALPX,3,,1.66E-005 MPDATA,ALPX,3,,1.66E-005 MPDATA,ALPX,3,,1.66E-005 MPDATA,ALPX,3,,1.66E-005 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,20
MPTEMP,2,500
MPTEMP,3,1000 MPTEMP,4,1500 MPTEMP,5,2000 MPDE,KXX,3
MPDATA,KXX,3,,393 MPDATA,KXX,3,,393 MPDATA,KXX,3,,393 MPDATA,KXX,3,,393 MPDATA,KXX,3,,393 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,20
MPTEMP,2,500
MPTEMP,3,1000 MPTEMP,4,1500 MPTEMP,5,2000 MPDE,KXX,3
MPDATA,KXX,3,,393 MPDATA,KXX,3,,393 MPDATA,KXX,3,,393 MPDATA,KXX,3,,393 MPDATA,KXX,3,,393 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,20
MPTEMP,2,500
MPTEMP,3,1000 MPTEMP,4,1500 MPTEMP,5,2000 MPDE,KXX,3
MPDATA,KXX,3,,393 MPDATA,KXX,3,,393 MPDATA,KXX,3,,393 MPDATA,KXX,3,,393 MPDATA,KXX,3,,393
MPTEMP,1,20
MPTEMP,2,500
MPTEMP,3,1000
MPTEMP,4,1500
MPTEMP,5,2000
MPDE,MURX,3
MPDATA,MURX,3,,1
MPDATA,MURX,3,,1
MPDATA,MURX,3,,1
MPDATA,MURX,3,,1
MPDATA,MURX,3,,1
TBDE,BISO,3,,,
TB,BISO,3,5,2,
TBTEMP,20
TBDATA,,9E+008,1.17E+010,,,, TBTEMP,500
TBDATA,,7E+008,9E+009,,,, TBTEMP,1000
TBDATA,,2.3E+008,3E+009,,,, TBTEMP,1500
TBDATA,,4E+007,5E+008,,,, TBTEMP,2000
TBDATA,,4E+006,5E+007,,,, FINISH
/SOL
/STATUS,SOLU
SOLVE
LSSOLVE,1,7,1,
/SOLU
LSSOLVE,1,7,1,
/SOLU
LSSOLVE,1,7,1,
FINISH
/POST1
SET,LIST
/DIST,1,0.924021086472,1
/REP,FAST
/DIST,1,0.924021086472,1
/REP,FAST
/DIST,1,0.924021086472,1
/REP,FAST
SET,LAST
SET,LAST
SET,LAST
SET,LAST
SET,LAST
SET,LAST
SET,LAST
SET,LAST
SET,LAST
SET,LAST
SET,LAST
SET,LAST
!*
/EFACET,1
PLNSOL, TEMP,, 0,1.0
!*
!*
/DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST
/DIST,1,0.924021086472,1 /REP,FAST
/DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST
/DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST
/DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST
/DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST
/DIST,1,0.924021086472,1 /REP,FAST
/DIST,1,0.924021086472,1 /REP,FAST
/DIST,1,0.924021086472,1 /REP,FAST
/DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST
/DIST,1,1.08222638492,1 /REP,FAST
/DIST,1,0.924021086472,1 /REP,FAST
/DIST,1,0.924021086472,1 /REP,FAST
/DIST,1,0.924021086472,1 /REP,FAST
!*
FINI
/BATCH
/COM,ANSYS RELEASE 10.0 UP20050718 09:50:44 03/07/2009 RESUME,'weld','dbb','.'
/COM,ANSYS RELEASE 10.0 UP20050718 09:50:45 03/07/2009 RESUME,'weld','db','.'
/COM,ANSYS RELEASE 10.0 UP20050718 09:50:54 03/07/2009 /SOLU
LSSOLVE,1,7,1,
LSSOLVE,1,7,1,
/BATCH
/COM,ANSYS RELEASE 10.0 UP20050718 09:53:20 03/07/2009 RESUME,'weld','dbb','.'
/COM,ANSYS RELEASE 10.0 UP20050718 09:53:21 03/07/2009 /SOLU
/STATUS,SOLU
SOLVE
RESUME,'weld','dbb','.'
/COM,ANSYS RELEASE 10.0 UP20050718 09:53:42 03/07/2009 RESUME,'weld','dbb','.'
/COM,ANSYS RELEASE 10.0 UP20050718 09:53:46 03/07/2009 RESUME,'weld','db','.'
/COM,ANSYS RELEASE 10.0 UP20050718 09:53:49 03/07/2009 LSSOLVE,1,7,1,
/STATUS,SOLU
/STATUS,SOLU
SOLVE
LSSOLVE,1,7,1,
RESUME,'weld','dbb','.'
/STATUS,SOLU
SOLVE
FINISH
! /EXIT,MODEL
/BATCH
/COM,ANSYS RELEASE 10.0 UP20050718 09:55:48 03/07/2009 RESUME,'weld','dbb','.'
/COM,ANSYS RELEASE 10.0 UP20050718 09:55:48 03/07/2009 /SOLU
/STATUS,SOLU
SOLVE
LSSOLVE,1,7,1,
FINISH
! /EXIT,MODEL
/BATCH。