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登錄ansys平板熱應(yīng)力的案例
ANSYS與ABAQUS比較之實(shí)例8---帶孔平板的熱應(yīng)力分析1
本博文是關(guān)于ANSYS與ABAQUS比較之系列博文,本例子使用ABAQUS做熱應(yīng)力分析,后面會(huì)使用ANSYS對(duì)同一個(gè)問題做熱應(yīng)力分析。
【問題描述】
一個(gè)帶孔平板結(jié)構(gòu)如下圖
該平板上邊沿固定,左右兩邊是滾動(dòng)支座支撐。該板的初始溫度是25度,現(xiàn)在要求當(dāng)溫度升高到150度時(shí),板中的應(yīng)力分布。
已知:材料的彈性模量是2e9pa, 泊松比是0.3,熱膨脹系數(shù)是1.35e-5/度。
【問題分析】
1.
分析類型。這是一個(gè)平面應(yīng)力問題,應(yīng)力的產(chǎn)生是因?yàn)闇囟鹊淖兓瘜?dǎo)致產(chǎn)生了熱應(yīng)變,而該熱應(yīng)變又被約束限制導(dǎo)致熱應(yīng)力的產(chǎn)生。
2.
非線性考慮。只有一個(gè)物體,不存在接觸非線性;沒有材料非線性;沒有幾何非線性。總之,這就是一個(gè)最簡(jiǎn)單的線彈性分析。
3. 幾何建模。由于該結(jié)構(gòu)左右對(duì)稱,只取一半研究。
4.
邊界條件。除了常規(guī)的位移邊界條件以外,對(duì)該板施加預(yù)定義溫度場(chǎng)25度,而在第一個(gè)分析步修改該溫度場(chǎng)的溫度為150度。
【求解過程】
1. 創(chuàng)建部件
只取一半建模,它是一個(gè)二維的可變形部件。
2. 定義材料屬性
只需要定義彈性模量,泊松比及線膨脹系數(shù)。
3. 定義截面屬性
創(chuàng)建均質(zhì)的實(shí)體截面,并將上述材料屬性賦予給它,然后將該截面屬性賦予給前面的部件。
4. 裝配部件
唯一的部件,導(dǎo)入到裝配即可。
5.設(shè)置分析步
兩個(gè)分析步。
新創(chuàng)建的分析步是最一般的靜力學(xué)通用分析步。
6.定義載荷和邊界條件
首先定義位移邊界條件,在初始分析步中,固定上邊,左右兩邊施加X方向的位移限制。
使用預(yù)定義場(chǎng)確定溫度。
對(duì)整塊板施加25度的初始溫度。
展開 AnsysWB-基于熱循環(huán)載荷的焊球熱應(yīng)力仿真 ¥15
由于反復(fù)接通和斷開電源,微電子元件受
</div><div contenteditable="false" width="100%">
到熱循環(huán)的作用,因此,焊點(diǎn)處出現(xiàn)裂紋,斷開了芯片與印刷電路板的連接,從而導(dǎo)
</div><div contenteditable="false" width="100%">
致故障。
</div><p>本例基于 “非線性結(jié)構(gòu)材料模塊”中的模型 “黏塑性焊點(diǎn)”。</p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202512/attachment/cfacfaa56fd948108d043c368bd3c241.png" style="display: inline-block;" data-regular="true">
<img src="https://img.jishulink.com/202512/attachment/cfacfaa56fd948108d043c368bd3c241.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202512/attachment/cfacfaa56fd948108d043c368bd3c241.png?
展開 ansys18.2焊接過程分析瞬態(tài)熱分析熱應(yīng)力分析 ¥8.88
ansys18.2焊接過程分析
移動(dòng)熱源通過插件實(shí)現(xiàn)
ANSYS workbench泵殼熱應(yīng)力分析 ¥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí):
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會(huì)得到什么:
1、學(xué)習(xí)泵殼的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)線性熱結(jié)構(gòu)耦合分析步的建立
3、學(xué)習(xí)泵殼熱結(jié)構(gòu)耦合分析的載荷施加
4、學(xué)習(xí)泵殼熱結(jié)構(gòu)耦合載荷的施加
案例介紹:
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 泵殼熱結(jié)構(gòu)耦合分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。

技術(shù)鄰Ansys培訓(xùn)如何快速掌握熱應(yīng)力核心技能?
技術(shù)鄰Ansys定制培訓(xùn)可使工程師30天內(nèi)獨(dú)立完成熱應(yīng)力分析項(xiàng)目,方案落地率達(dá)85%,已累計(jì)為汽車、機(jī)械、新能源等10余個(gè)行業(yè)培養(yǎng)12000+專業(yè)人才,成為企業(yè)突破熱應(yīng)力技術(shù)瓶頸的核心助力。
在工業(yè)研發(fā)中,Ansys熱應(yīng)力分析技術(shù)的價(jià)值已得到廣泛認(rèn)可,但企業(yè)工程師普遍面臨“會(huì)操作軟件不會(huì)解決實(shí)際問題”“懂理論卻不懂工況適配”的痛點(diǎn)——某新能源企業(yè)調(diào)研顯示,未接受專業(yè)培訓(xùn)的工程師,完成一個(gè)電池包熱應(yīng)力分析項(xiàng)目平均需15天,且方案落地率僅30%。針對(duì)這一行業(yè)困境,技術(shù)鄰基于8年企業(yè)培訓(xùn)經(jīng)驗(yàn),打造了“需求溝通-模型提交-分析培訓(xùn)-售后保障”一站式Ansys定制培訓(xùn)體系,學(xué)員滿意度達(dá)95%以上,徹底打破“技術(shù)學(xué)習(xí)與工程實(shí)踐脫節(jié)”的壁壘。
培訓(xùn)特色精準(zhǔn)直擊企業(yè)核心需求,區(qū)別于通用類培訓(xùn)的“泛化教學(xué)”。
其一,一對(duì)一定制服務(wù)貫穿全程:培訓(xùn)啟動(dòng)前,專屬專員與企業(yè)技術(shù)負(fù)責(zé)人進(jìn)行2-3輪深度溝通,明確產(chǎn)品類型(如機(jī)械框架、新能源電池包)、研發(fā)痛點(diǎn)(如熱疲勞失效、熱失控防護(hù))及培訓(xùn)目標(biāo)(如獨(dú)立完成仿真項(xiàng)目、輸出優(yōu)化方案),結(jié)合企業(yè)實(shí)際工況定制課程內(nèi)容。數(shù)據(jù)顯示,這種定制化方案使知識(shí)吸收率比通用培訓(xùn)高42%,遠(yuǎn)超行業(yè)平均水平。
其二,實(shí)戰(zhàn)化教學(xué)模式確保“學(xué)完即能用”:學(xué)員需提交企業(yè)真實(shí)項(xiàng)目的3D模型、材料參數(shù)及工況數(shù)據(jù),講師將這些實(shí)際數(shù)據(jù)融入每一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),從模型簡(jiǎn)化(刪除非關(guān)鍵特征以提升仿真效率)、網(wǎng)格劃分(結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格占比優(yōu)化至80%以上)、邊界條件設(shè)置(結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)反推對(duì)流換熱系數(shù))到結(jié)果解讀,全程復(fù)刻企業(yè)真實(shí)工作流程。據(jù)技術(shù)鄰統(tǒng)計(jì),90%學(xué)員可在培訓(xùn)后1個(gè)月內(nèi)獨(dú)立完成簡(jiǎn)單熱應(yīng)力分析項(xiàng)目,60%能直接解決企業(yè)研發(fā)中的實(shí)際熱應(yīng)力問題。
展開 AnsysWB-FSW(攪拌摩擦焊熱應(yīng)力仿真) ¥10
產(chǎn)生的熱量使工件材料熱軟化。工具的移動(dòng)使軟化的工件材料從前部流向工具后部并在此處凝固。隨著冷卻,兩塊板之間形成一個(gè)連續(xù)的固體焊縫。整個(gè)過程中不會(huì)發(fā)生熔化,產(chǎn)生的溫度始終低于所連接金屬的固相線溫度。攪拌摩擦焊相較于傳統(tǒng)焊接技術(shù)具有諸多優(yōu)勢(shì),并已在航空航天、汽車和造船等行業(yè)成功應(yīng)用。
在攪拌摩擦焊過程中,熱行為和機(jī)械行為是相互依存的。由于溫度場(chǎng)會(huì)影響應(yīng)力分布,因此本示例采用了一個(gè)完全熱機(jī)械耦合模型。該模型由具有結(jié)構(gòu)和熱自由度的耦合場(chǎng)實(shí)體單元組成。模型包含兩塊矩形鋼板和一個(gè)圓柱形工具。在模型上施加了所有必要的機(jī)械和熱邊界條件。模擬分三個(gè)載荷步進(jìn)行,分別代表過程中的壓入、停留和移動(dòng)階段。
計(jì)算得出的摩擦熱生成量和塑性熱生成量表明,工具肩部與工件之間的摩擦是產(chǎn)生大部分熱量的原因。在板片的接觸界面處規(guī)定了一個(gè)粘結(jié)溫度,以此來模擬工具后面的焊接過程。當(dāng)接觸表面的溫度超過這個(gè)粘結(jié)溫度時(shí),接觸狀態(tài)就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)檎辰Y(jié)狀態(tài)
展開 ANSYS workbench錐形透鏡瞬態(tài)熱應(yīng)力分析 ¥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí):
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會(huì)得到什么:
1、學(xué)習(xí)錐形透鏡的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)線瞬態(tài)熱結(jié)構(gòu)耦合分析步的建立
3、學(xué)習(xí)錐形透鏡熱結(jié)構(gòu)耦合分析的載荷施加
4、學(xué)習(xí)錐形透鏡熱結(jié)構(gòu)耦合載荷的施加
案例介紹:
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 錐形透鏡瞬態(tài)熱應(yīng)力分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
AnsysWB-表面貼片電阻的熱載荷應(yīng)力仿真 ¥15
表面貼片電阻會(huì)受到熱循環(huán)的影響。材料之間的熱膨脹差異會(huì)在結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生熱應(yīng)力,
連接電阻與印刷電路板的焊料被視為裝配中最薄弱的環(huán)節(jié),由于工作溫度高于焊料的
熔點(diǎn),因此會(huì)產(chǎn)生稱為蠕變的變形。
基于ANSYS Workbench的噴管熱應(yīng)力分析
通過對(duì)噴管熱應(yīng)力的分析,首先進(jìn)行流固耦合分析,得到噴管整體結(jié)構(gòu)的溫度場(chǎng)分析,看到噴管的溫度場(chǎng)在轉(zhuǎn)動(dòng)板稍微向上的外殼附近存在著明顯的溫度梯度,熱應(yīng)力的產(chǎn)生來源一種是結(jié)構(gòu)中存在著明顯的溫度梯度,另外就是在結(jié)構(gòu)約束的地方存在熱應(yīng)力。一般而言,溫度梯度越大,約束越強(qiáng),結(jié)構(gòu)的熱應(yīng)力值則越大,按照線彈性理論分析,則會(huì)出現(xiàn)有些結(jié)構(gòu)部件會(huì)失效的情況,然而這與實(shí)際情況不符合,因此需要對(duì)噴管結(jié)構(gòu)的熱應(yīng)力分析進(jìn)行彈塑性本構(gòu)材料的熱應(yīng)力分析,彈塑性材料的熱應(yīng)力分析結(jié)果表明,噴管在溫度梯度大的地方,以及在溫度梯度較大并存在約束的地方的等效熱應(yīng)力值超過了材料的屈服極限,但是小于材料的抗拉強(qiáng)度,說明噴管結(jié)構(gòu)局部進(jìn)入塑性變形區(qū),結(jié)構(gòu)并沒有發(fā)生破壞。并且分三種模型分別考慮溫度場(chǎng)和考慮溫度場(chǎng)及氣動(dòng)載荷共同作用下的仿真,仿真結(jié)果表明,導(dǎo)流板的下移之后,噴管結(jié)構(gòu)的溫度場(chǎng)有一定的下降,并且考慮彈塑性熱應(yīng)力仿真分析表明,隨著溫度場(chǎng)的下降,結(jié)構(gòu)的彈性等效應(yīng)力下降。在原始模型和下降2mm的模型仿真后噴管在氣動(dòng)載荷和溫度載荷作用下結(jié)構(gòu)的最大位移出現(xiàn)在導(dǎo)流板上,而導(dǎo)流板下降4mm后的仿真表明,結(jié)構(gòu)的最大位移還是受溫度場(chǎng)的影響明顯,出現(xiàn)在噴管外側(cè)板的頂端,導(dǎo)流板處的位移變形也較明顯,最大為8.5mm。由于噴管局部進(jìn)行塑性區(qū)域,就需要考慮多次工作情況下,結(jié)構(gòu)的疲勞壽命分析。或者對(duì)噴管承受熱應(yīng)力較大的區(qū)域,設(shè)置熱防護(hù)層或者其他措施,以降低該區(qū)域的溫度梯度,從而實(shí)現(xiàn)提高噴管運(yùn)行時(shí)可靠性設(shè)計(jì)的要求。
展開 基于ANSYS WORKBENCH的桿件系統(tǒng)的熱應(yīng)力分析
【理論分析】
該問題來自于《材料力學(xué)》“軸向拉伸壓縮”一章中的“溫度應(yīng)力”一節(jié)(P45)。(劉鴻文,《材料力學(xué)》,高等教育出版社,第四版)
設(shè)兩根桿件的內(nèi)力為基本未知數(shù),根據(jù)熱膨脹,計(jì)算兩根桿件的伸長量與內(nèi)力的關(guān)系,然后基于變形協(xié)調(diào)關(guān)系,得到內(nèi)力的大小。
最后計(jì)算的結(jié)果是:
上述答案直接拷貝自原教材。
【仿真分析】
1. 這是一個(gè)熱應(yīng)力問題。但是并不需要使用耦合系統(tǒng)。直接使用靜力學(xué)系統(tǒng)可以求解。
2. 對(duì)于材料設(shè)置,需要?jiǎng)?chuàng)建兩種材料:鋼和銅,并分別給定其彈性模量,泊松比和線脹系數(shù)。對(duì)于AB桿,則設(shè)置剛性很大(例如彈性模量是鋼材的千萬倍)的材料。
3.幾何建模。分別創(chuàng)建三個(gè)線體,分別代表AB,AD和BE。對(duì)于AD和BE賦予矩形截面屬性,保證其橫截面積即可。AB就使用AD的橫截面屬性。
4.屬性設(shè)置。分別設(shè)置三桿的材料屬性。
5.劃分網(wǎng)格。給定5毫米的單元長度劃分。
6.連接。所有連接處均使用轉(zhuǎn)動(dòng)副連接。
7.分析設(shè)置。給定參考溫度和實(shí)際溫度。
8.后處理。在后處理中提取梁?jiǎn)卧膬?nèi)力。
【仿真過程】
1.打開ANSYS WORKBENCH14.5
2.創(chuàng)建項(xiàng)目流程圖。
這里創(chuàng)建一個(gè)靜力學(xué)分析系統(tǒng)。
3.創(chuàng)建兩種材料,并設(shè)置其屬性。
雙擊engineering data單元格,然后創(chuàng)建兩種新材料,按照題目的數(shù)據(jù)設(shè)置其彈性模量和線脹系數(shù)。
修改默認(rèn)鋼材屬性,得到本題中鋼材的屬性。
加入銅合金,并修改其屬性,得到本題中銅的屬性
創(chuàng)建一個(gè)新材料,其彈性模量是2E18,即彈性模量是鋼材的千萬倍,用于模擬剛體。
4. 創(chuàng)建幾何模型。
雙擊geometry,進(jìn)入到DM中,設(shè)置長度單位是毫米。
以A點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),水平向右為X軸正方向,豎直向上為Y軸正方向,建立坐標(biāo)系。則各點(diǎn)的坐標(biāo)如下。
展開 ANSYS Workbench鍋爐給水管熱應(yīng)力分析 ¥20
圖4 穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)
圖5 穩(wěn)態(tài)熱應(yīng)力場(chǎng)(應(yīng)力強(qiáng)度)
3瞬態(tài)熱應(yīng)力分析
20min間斷供水開始時(shí),金屬溫度為飽和水的溫度,即190.7℃。在進(jìn)行瞬態(tài)溫度場(chǎng)分析時(shí),認(rèn)為50℃冷水按照1.377m/s的速度均均向前推進(jìn),通過給水管的時(shí)間為0.302s。為了計(jì)算最后達(dá)到穩(wěn)定傳熱是的溫度場(chǎng),計(jì)算最終時(shí)間為300s。分析中共采用了18個(gè)載荷步,如表2所示。
表2 熱分析載荷步
在Workbench的瞬態(tài)熱分析中默認(rèn)設(shè)置的初始溫度是整個(gè)結(jié)構(gòu)均勻一致,如果初始溫度不一致,可先進(jìn)行一次穩(wěn)態(tài)熱分析,然后把穩(wěn)態(tài)熱分析的溫度場(chǎng)結(jié)果作為瞬態(tài)熱分析的初始溫度。在本例中,結(jié)構(gòu)的初始溫度均勻一致,為190.7℃。
圖6 瞬態(tài)溫度場(chǎng)(1s)
圖7 瞬態(tài)溫度場(chǎng)(10s)
圖8 瞬態(tài)溫度場(chǎng)(40s)
圖6到圖8給出了不同時(shí)間下的瞬態(tài)溫度場(chǎng)云圖,取管子內(nèi)表面為路徑,可以得到不同時(shí)刻的溫度分布情況,如圖9所示。圖中橫坐標(biāo)為到零時(shí)刻冷熱水交界面的距離。可以看出,0.2s、0.5s、1s時(shí)的溫度曲線呈現(xiàn)明顯的臺(tái)階狀(這是由于熱分析邊界條件采用與時(shí)間步對(duì)應(yīng)的階越方式,如果時(shí)間步足夠小,臺(tái)階將消失)。同時(shí),2s、5s、10s、40s的溫度曲線在與管板連接區(qū)域有明顯的“凸臺(tái)”,這是因?yàn)楣馨鍖崃吭丛床粩嗟貍魉偷剿苌稀T?0s時(shí),溫度逐漸趨于穩(wěn)定。
圖10 給水管內(nèi)壁溫度分布曲線
圖11 給水管內(nèi)壁應(yīng)力強(qiáng)度分布曲線
圖10給出了1s、2s、5s、10s、40s時(shí)給水管內(nèi)壁的應(yīng)力強(qiáng)度曲線。與圖9的情況類似,最終的應(yīng)力峰值出現(xiàn)在與管板交界的區(qū)域。圖11為300s時(shí)的應(yīng)力強(qiáng)度云圖,屈服區(qū)域明顯變大,最大應(yīng)力強(qiáng)度增加至332.34MPa,比連續(xù)給水時(shí)高出16%。
圖12 300s時(shí)瞬態(tài)應(yīng)力場(chǎng)(應(yīng)力強(qiáng)度)
算例源文件見付費(fèi)內(nèi)容
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ansys經(jīng)典界面-熱應(yīng)力耦合分析(壓力容器)
“ansys經(jīng)典界面”相對(duì)于“ansys workbench”而言,界面操作的缺點(diǎn)和不便確實(shí)是顯而易見的,但是對(duì)于初學(xué)者而言,尤其是像剛剛?cè)腴T的研究生而言,確實(shí)是了解有限元分析流程的一把利器。
干貨 | ANSYS激光焊接過程熱應(yīng)力仿真應(yīng)用
移動(dòng)熱源載荷施加
對(duì)流邊界條件
求解可知,激光焊接過程的溫度分布以及大于500度以上的熱影響區(qū)域如下圖所示。
激光焊接過程的溫度分布
大于500度以上的熱影響區(qū)域
2.激光焊過程熱應(yīng)力分析
進(jìn)行瞬態(tài)熱分析—靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析的順序耦合分析,將瞬態(tài)熱分析獲得的溫度分布數(shù)據(jù),傳遞到結(jié)構(gòu)模塊模擬激光焊接過程的熱翹曲、熱變形現(xiàn)象。
激光焊接熱應(yīng)力仿真流程
支撐條件與溫度導(dǎo)入如下:
溫度數(shù)據(jù)導(dǎo)入
應(yīng)力與接觸狀態(tài)(焊接緊固狀態(tài))變化如下:
結(jié)構(gòu)應(yīng)力與焊接緊固狀態(tài)
3.總結(jié)
ANSYS Workbench界面可以很方便的進(jìn)行移動(dòng)熱源瞬態(tài)熱分析,可以考慮實(shí)際焊接過程中結(jié)構(gòu)連接狀態(tài)與高溫融合等因素的影響,解決焊接過程的溫度場(chǎng)與熱應(yīng)力計(jì)算,為設(shè)計(jì)和工藝提供可靠的數(shù)據(jù)參考。
展開 基于ANSYS的U形波紋管熱應(yīng)力分析
本文基于非線性有限元理論,針對(duì)波紋管軸向剛度大,徑向剛度小,能承受較大的軸向位移和一定的內(nèi)、外壓力的特點(diǎn),采用ANSYS有限元軟件首次對(duì)整體波紋管進(jìn)行熱-應(yīng)力耦合分析,研究波紋管在交變載荷和溫度場(chǎng)的作用下剛度與位移、應(yīng)力應(yīng)變情況,并預(yù)測(cè)波紋管的疲勞壽命
基于ANSYS的U形波紋管熱應(yīng)力分析.pdf
ANSYS兩厚壁筒熱應(yīng)力分析(間接耦合)
ANSYS幫助文檔中可以查到很多專門用于直接耦合分析的耦合單元。
熱結(jié)構(gòu)間接耦合分析主要包括如下幾個(gè)步驟:
第一步:進(jìn)行溫度場(chǎng)分析的前處理并寫溫度場(chǎng)物理分析文件
第二步:進(jìn)行結(jié)構(gòu)場(chǎng)分析的前處理并寫結(jié)構(gòu)場(chǎng)物理分析文件
第三步:讀取溫度場(chǎng)物理分析文件進(jìn)行求解和后處理
第四步:讀取結(jié)構(gòu)場(chǎng)物理分析文件并讀取溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行結(jié)構(gòu)場(chǎng)求解和后處理
問題描述:
如下圖二維界面圖所示。A1為鋼筒截面,內(nèi)徑0.1875,外徑0.4,高0.05,熱傳導(dǎo)系數(shù)2.2。A2為鋁筒截面,內(nèi)徑0.4,外徑0.6,高0.05。鋼筒內(nèi)壁溫度200,鋁筒外壁70,熱傳導(dǎo)系數(shù)10.8。參考溫度70。兩截面的下邊線Y方向?yàn)?位移約束,其余三邊施加位移耦合。求取兩筒的穩(wěn)態(tài)應(yīng)力分布情況。
熱分析結(jié)果:
筒截面溫度分布云圖
結(jié)構(gòu)分析結(jié)果:
擴(kuò)展后的等效應(yīng)力分布云圖
命令流文件:
FINISH
/FILNAME,Exercise ! 定義分析文件名
! 第一步:進(jìn)行溫度場(chǎng)分析的前處理并寫溫度場(chǎng)物理分析文件
/prep7 ! 進(jìn)入前處理器
et,1,plane77,,,1 ! 選擇PLANE77熱分析單元并設(shè)置為軸對(duì)稱分析
mp,kxx,1,2.2 ! 定義鋼筒熱傳導(dǎo)系數(shù)
mp,kxx,2,10.8 ! 定義鋁筒熱傳導(dǎo)系數(shù)
rectng,.1875,.4,0,.05 ! 建立鋼筒幾何模型
rectng,.4,.6,0,.05 !建立鋁筒幾何模型
aglue, all ! 粘接各矩形
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