矫直辊的ANSYS分析
基于ANSYSWorkbench的分体式压力矫直机主机机体结构优化

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分体式压力矫直机主机机体装配体有限元模型的 建立
分体式矫直机主机机体的前梁、 后梁、 地脚螺钉 组、 预紧螺栓组与钢筋混凝土结构较复杂 , 其中存在接 传统的经验设计根本不能满足设计要 触与摩擦因素, 可控制性, 求。有限元分析可实现设计过程的可预见 、 进而缩短设计周期, 降低开发成本, 因此在本设计中被 [2 ] 采用 。 1. 1 分体式压力矫直机主机机体前梁 、 后梁装配体实 体模型的建立 ANSYS 的 CAD / CAE 协 同 环 境 AWE ( ANSYS Workbench Environment) 可与 SolidWorks 相联系, 可在 其环境中实现装配和 CAE 分析, 并通过连接技术实现 与 SolidWorks 之间的共享, 从而实现设计与仿真的同 步协同
力) 应用于分体式压力矫直机主机机体后梁, 得出其 , 6 、 7 。 所示 强度与总变形量分布图 如图
由表 1 可以看出, 在相同螺栓预应力下, 地脚螺钉 直径越大, 最大应力值与总变形量越小; 当增加地脚螺 钉组数量时, 最大应力值与总变形量将减小。 4 分体式矫直机主机机体螺栓预应力的优化 ANSYS DesignXplorer 是功 能 强 大 而 方 便 易 用 的 多目标优化模块。实际工程需要优化多个目标, 工程 中需要产品的总体性能较好而不是某一项指标较好 。 实际上, 所有可以参数化的 ANSYS 选项都可以作优化 [5 ] 设计 。就本次分析而言, 螺栓预应力是需要优化的 目标是最大应力和 X 方向变形量, 希望该目标 参数, 值越小越好。 分 体 式 压 力 矫 直 机 主 机 机 体 前 梁 经 ANSYS 5。 DesignXplorer 优化分析, 可得图 4 、
由图 6 可以看出, 分体式压力矫直机主机机体后 梁的最大应力出现在主承梁处, 其最大应力值为 287 MPa,主机机体材料采用 Q345A, 抗拉强度在 470 ~ 630 MPa, 满足设计要求; 由图 7 可以看出, 最大变形处 最大变形量为 2. 74 mm, 满足 位于主机机体后梁顶部, 设计要求。 6 结语 ANSYS DesignXplorer 本文 用 ANSYS Workbench、 对液压压力矫直机主机机体前、 后梁、 地脚螺钉组、 预 紧螺栓组与钢筋混凝土的装配体进行了有限元分析 , 并通过对地脚螺钉结构、 数量及螺栓预应力的优化, 得 出了最佳的地脚螺钉组数量与螺栓预应力值 , 实际用 中该优化结构满足了强度和刚度的要求 。本文所介绍 的分析方法也为类似的主机机体的优化设计提供了 参考。
斜辊矫直机机架强度刚度有限元分析

斜辊矫直机机架强度刚度有限元分析朴景威1王立萍1徐泽宁1姜长华2(1辽宁科技大学机械工程与自动化学院,鞍山114051)(2鞍钢股份无缝钢管厂,鞍山114002)FEM analysis on intensity and rigidity of cross-roll straightener framePIAO Jing-wei 1,WANG Li-ping 1,XU Ze-ning 1,JIANG Chang-hua 2(1University of Science and Technology Liaoning ,School of Mechanical Engineering and Automation ,Anshan114051,China )(2Anshan Iron&Steel Company Seamless Steel Pipe Plant ,Anshan 114002,China )文章编号:1001-3997(2009)09-0054-02【摘要】采用有限元软件ANSYS 对斜辊矫直机机架强度刚度进行了分析,并对机架应力进行测试。
将有限元计算结果与实测结果对比,验证了有限元的合理性和准确性。
分析结果对设计和改造斜辊矫直机及其机架的结构型式具有较好的指导作用。
关键词:斜辊矫直机;机架;有限元法;刚度;强度【Abstract 】The intensity and rigidity of cross-roll straightener frame are analysed with the finite ele -ment software ANSYS and the stress of the frame are tested.The FEM result are compared with experi -mental result and the accuracy and rationality of FEA results are verified.The analysis results has signifi -cant guidance to design and transformation the structural type of cross-roll straightener and its frame.Key words :Cross-roll straightener ;Frame ;FEM ;Rigidity ;Intensity中图分类号:TH16,TG333.3文献标识码:A*来稿日期:2008-11-091前言机架是斜辊矫直机的主要部件之一,当矫直机工作时,机架承受着全部载荷,机架的强度和刚度直接影响到产品的质量。
基于ANSYS Workbench的辊压机辊子过盈联接应力分析

基于ANSYS Workbench的辊压机辊子过盈联接应力分析于浚哲;滕延伟;褚旭【摘要】对辊压机辊子进行运动及受力分析,采用厚壁圆筒模型计算辊轴和辊套配合过盈量的上、下限,运用ANSYS Workbench对不同过盈量下的过盈联接进行分析,得到了辊轴与辊套在过盈配合状态下的接触应力分布情况.将有限元计算结果与理论计算结果进行对比,验证了有限元分析结果的可靠性,为辊压机辊子过盈联接的设计提供了一种新途径.【期刊名称】《水泥技术》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】3页(P38-40)【关键词】辊压机;过盈联接;ANSYS Workbench【作者】于浚哲;滕延伟;褚旭【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TH131.7辊压机是利用两个辊子对物料施压,从而达到使物料粉碎的目的。
因此,辊子结构设计的好坏直接影响辊压机的使用效果及寿命等。
辊子主要由辊轴和辊套组装而成,两者通过过盈联接传递力,避免了键槽等结构对零件强度的削弱。
但由于过盈配合属于接触非线性类型而且难以通过常规方法对其进行测定,一般只能靠经验确定过盈量[1]。
文献[2]通过理论计算给出辊轴与辊套的最大、最小过盈量,但未分析在不同过盈量下接触面的应力分布情况。
文献[3]利用有限元方法对辊套在不同过盈量下的接触应力进行分析,并通过与理论计算进行对比,验证有限元方法的可行性,但分析过程未考虑辊轴变形对接触面应力的影响。
因而辊子过盈配合接触分析还需深入研究。
文中利用三维软件建立辊子模型,通过软件间的无缝联接导入ANSYSWorkbench中进行分析,通过在轴承支座上施加液压力,将结构变形对接触应力的影响考虑其中,相对真实地反映了在不同过盈量下接触面的应力分布,为辊子结构的设计和生产制造工艺提供理论依据。
文中主要分析辊轴和辊套的接触应力分布情况,故对辊子结构进行必要的简化,简化后的结构如图1所示。
1.1 辊子承受的最大转矩计算[2][3]辊轴和辊套采用温差法进行过盈装配,为使辊压机工作时两者不发生相对滑动,其接触面间的摩擦力矩应大于或等于辊子承受的转矩。
利用有限元确定带材辊式矫直机的压弯量

利用有限元确定带材辊式矫直机的压弯量高聪敏;张勇安;刘忠宝;常瑜;秦建平;周存龙;金莉【摘要】针对利用解析法描述带材矫直变形过程难度大的问题,本文采用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件对23辊矫直机建立模型,通过沙漏及其能量分析确定模型的合理性,仿真结果:随着压弯量的增大,实现矫直过程会越来越困难.当被矫直带材厚度为3 mm时,合理的压弯量应小于1.12 mm.【期刊名称】《重型机械》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】3页(P52-54)【关键词】ANSYS/LS-DYNA;有限元分析;辊式矫直机;压弯量;沙漏【作者】高聪敏;张勇安;刘忠宝;常瑜;秦建平;周存龙;金莉【作者单位】中国重型机械研究院股份公司,陕西西安710032;中国重型机械研究院股份公司,陕西西安710032;中国重型机械研究院股份公司,陕西西安710032;中国重型机械研究院股份公司,陕西西安710032;太原科技大学,山西太原030024;太原科技大学,山西太原030024;中国重型机械研究院股份公司,陕西西安710032【正文语种】中文【中图分类】TG3330 前言近年来,带材发展的重点正从追求产量转移到追求质量,国内钢铁生产厂家急需附有新技术的辊式矫直机,特别是用于高精度带材精整线上的辊式矫直机。
而要提高其精度,合理的压弯量至关重要。
由于带材在辊式矫直过程中弯曲变形、微观组织的变化等都是非常复杂的问题,而利用解析法描述矫直变形过程的难度很大。
因此本文采用显式动力有限元分析软件ANSYS/LSDYNA建立了有限元模型,对所建模型进行沙漏及其能量分析确定其合理性。
通过对仿真结果的分析确定其合理的压弯量。
1 带材辊式矫直机有限元模型的建立带材在矫直过程中变形复杂且宽厚比大,所以在建立带材辊式矫直有限元模型时,要对模型进行简化。
本文建立的辊式矫直机模型为23辊辊式矫直机,上辊为11个辊,下辊为12个辊。
同时增加了2个夹送辊,夹送辊没有压弯量。
新型矫直机矫直辊系模态分析

新型矫直机矫直辊系模态分析徐贺伟;卢秀春;杨荣刚【摘要】为了解新型矫直机矫直辊系的动态特性,建立矫直辊系的动力学模型,并对理论计算进行仿真验证。
在对压辊施加一定压下量、上主动辊施加一定预紧力条件下,推导构件动力学微分方程,计算固有频率,用ANSYS Workbench对辊系进行模态分析,得到辊系各阶阵型,将固有频率转化为线频率与模态频率进行对比,分析参数对模态频率的影响。
结果表明:有限元仿真分析能够有效的反映矫直辊系动态特性,计算得到的频率与模态频率相对误差均在5%以内,模态仿真验证了理论推导的合理性,增大钢筋直径、减小压辊厚度和直径、增大矫直辊厚度均能增加辊系模态频率,钢筋直径、矫直辊厚度对辊系模态频率影响较大。
研究结果为新型矫直机矫直辊系结构的优化提供了理论支持。
【期刊名称】《制造业自动化》【年(卷),期】2016(038)008【总页数】5页(P26-30)【关键词】动态特性;新型矫直机;矫直辊系;模态分析【作者】徐贺伟;卢秀春;杨荣刚【作者单位】燕山大学机械工程学院,秦皇岛 066004;燕山大学机械工程学院,秦皇岛 066004;燕山大学机械工程学院,秦皇岛 066004【正文语种】中文【中图分类】TG333.2+3生产刀具所用短圆柱合金钢一般由长直棒料或盘料供货的钢筋首先经过矫直,然后通过剪切机剪切钢筋获得所需长度的短圆柱合金钢。
剪切过程会对矫直后的棒料直线度产生一定的影响。
此外,随着建筑、铁路等行业的发展,工业生产对钢筋直线度提出了较高的要求。
因此,需要精密矫直机对剪切后的短圆柱合金钢进行精密矫直。
新型矫直机能够实现对短圆柱合金钢的精密矫直,较多科研工作者对其进行了研究。
近年来矫直技术发展迅速,矫直设备矫直质量提高,控制检测系统性能得到改善[1~3]。
文献[4]设计了一种新型管材矫直机,对矫直机矫直后管材的椭圆度、直线度、残余应力进行了分析,并验证了新型矫直机设计的合理性;文献[5]对精密矫直机的辊系受力情况进行了分析,并用MATLAB编程、ADAMS仿真验证了矫直辊系设计的合理性,为矫直机的进一步优化提供理论依据;文献[6]研究了十五辊矫直机的矫直模型,验证了板材在十五辊组合矫直机中矫直可以达到较高的矫直精度。
基于ANSYS的辊套热结构耦合分析

a
抖T 抖r
+
2T r2
+
1 r2
抖T 抖 q2
基于ANSYS的辊压机辊轴有限元分析

基于ANSYS的辊压机辊轴有限元分析辊压机是一种常用的金属加工设备,用于将金属板材转变为较薄的板材或其他形状。
辊压机中的辊轴是其重要组成部分,对辊压机的稳定性和加工效果有着重要的影响。
因此,对辊轴进行合理的设计和优化是非常关键的。
在现代工程设计中,使用有限元方法可以对辊轴进行强度和刚度的分析。
在本文中,我们将使用ANSYS软件进行辊轴的有限元分析。
该软件是目前最为常用的有限元分析软件之一,具有强大的分析和优化功能,可以精确地分析辊轴的应力和位移。
首先,我们需要建立辊轴的几何模型,并定义材料特性。
通常辊轴由钢材制成,其力学性能可以通过材料试验获得。
然后,我们需要选择合适的网格划分方法和边界条件。
合适的网格划分可以保证分析结果的精确性,而合适的边界条件可以模拟实际工况,如辊轴的受力情况。
然后,我们可以对辊轴进行静态和动态分析。
在静态分析中,我们可以计算各点的应力分布和位移情况,以评估辊轴的强度和刚度。
在动态分析中,我们可以模拟辊轴在运转过程中的振动情况,以评估辊轴的动态稳定性。
在得到分析结果后,我们可以根据实际需求对辊轴进行优化设计。
通过调整辊轴的几何参数和材料特性,我们可以优化辊轴的性能,如提高强度和刚度,减小振动和应力集中等。
最后,我们可以通过对优化设计方案进行验证和验证,以确保辊轴的性能符合设计要求。
在进行实际加工前,可以进行有效性检验,如进行试验或扩展辊压机工况模拟。
综上所述,基于ANSYS的辊压机辊轴有限元分析是一种非常有效的设计和优化工具。
通过分析辊轴的应力和位移分布,可以评估辊轴的性能,为设计提供指导。
通过优化设计,可以进一步改善辊轴的性能,以满足实际工程需求。
因此,ANSYS的有限元分析在辊压机辊轴设计中具有广泛的应用前景。
基于ANSYS的辊压机辊轴有限元分析

基于ANSYS的辊压机辊轴有限元分析艾佳;周凯华【摘要】应用Pro/E 3.0建立辊轴的三维模型,并应用ANSYS建立有限元模型,求得辊轴在工作条件下的压力分布,变形状态.结果显示了辊轴在稳定工作状态下的应力应变状态.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2012(000)002【总页数】2页(P63-64)【关键词】辊压机;辊轴;有限元分析;ANSYS;Pro/E【作者】艾佳;周凯华【作者单位】武汉理工大学机电工程学院,湖北武汉430070;武汉理工大学机电工程学院,湖北武汉430070【正文语种】中文【中图分类】TH1231 辊压机辊轴有限元分析1.1 辊压机辊轴结构与工作原理辊压机又称为辊式破碎机,适合于破碎中等硬度的物料,如石灰石、炉渣、焦炭、煤等,在水泥工业中应用非常广泛。
辊压机是根据料床粉磨的原理设计的,两个辊子作慢速的相对运动,一个辊子固定,另一个辊子可以沿水平方向滑动。
物料由辊压机上部连续地喂入并通过双辊间隙,给活动辊一定的作用力,物料挤压成较密的扁平状料片。
1.2 辊轴模型的建立在Pro/E软件中建立辊轴的三维几何模型。
1.3 辊轴模型的网格划分所有单元均采用计算精度高和收敛性好的六面体和五面体单元。
网格划分完毕后,整个辊轴总模型共有225830个Solid45单元和226934个节点。
辊轴的ANSYS 有限元模型如图1所示。
图1 辊轴有限元模型1.4 建立边界条件与施加载荷1.4.1 相关参数的选取与计算辊轴的材料为40Cr,其弹性模量为2.11×105 MPa,泊松比为 0.3,材料密度为7.85 × 103 kg/m3。
这里取辊子的最大投影压力为7500 kN/m2,由辊子投影压力 P r的计算公式[1]:P r=F/BD式中:P r为投影压力,kN/m2;F为辊压机的总压力,kN;B为辊压机辊宽,m;D为辊压机直径,m。
则辊压机总压力:辊压机辊轴的最大辊压力为12000kN;电机的功率为1000kW,出轴功率为P=800kW,减速机速比为i=80,辊轴的线速度为1.55m/s,则辊轴的转速为: 轴的总扭矩为:式中:P为出轴功率,kW;n为辊轴转速,r/min;ν为辊轴的线速度,m/s;D为辊子直径,m;T o为辊轴总扭矩,N·m。
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设计论文赵英娜李春亚吕欣胡昊辰第1章 绪论本文通过对矫直机的矫直原理分析,计算并确定了矫直机的力能参数,对矫直辊的强度进行了理论分析和ANSYS 分析,确定矫直辊的承载能力,为扩大生产规模、增加矫直管材的规格和品种提供了依据。
以上问题的解决,对设计和研制六辊管材矫直机、深入研究六辊矫直理论和技术具有一定的参考价值;对现有的矫直理论是有益的完善和补充。
将本文的一些结论应用于实际矫直生产中,对其将起到一定的指导作用。
第2章 矫直力的计算根据CKM —3型6×1500六辊矫直机的已知性能参数,辊距P=1500㎜;辊长L=900㎜;并根据管径范围φ219~φ377,取管径为d=219进行计算;又查得热轧无缝钢管规格标准,取壁厚为δ=8㎜;又由知螺旋导程t=tan d πα,又查表知斜辊与管材倾角α=2619'︒;则t=3.14×219×tan 2619︒'=314㎜由于辊子全长为L=900㎜,根据分析辊端圆角半径R 可取219,故出去两端圆角后,工作部分长度为g L =462㎜,且满足t=340㎜<g L =462㎜,使工件能够得到矫直。
查无缝钢管标准,取钢管屈服极限t σ=360Mpa ;壁厚δ=8㎜从而a =21928219-⨯=0.93 t M =243.14219210.933604⨯÷⨯-⨯()()=93481444 N ·㎜ 将上述数据代入矫直力计算公式中:1F =1.3593481444462⨯N=273.16 KN 1F '=2.335 1.351500170934814441500231170+⨯-⨯--()/462=529.1 KN 本设计中可将辊子简化为简支梁,如图2-1所示(F=529.1 KN ):图2-1 辊子受力示意图第3章:矫直辊的ANSYS分析3.1建立矫直辊模型3.1.1选择目标文件存放目录、定分析名和标题名(1)打开ANSYS12.0,从使用菜单中选择Utility Menu:File>Change Working Directory命令,将打开Change Working Directory对话框,选择要将目标文件存放的位置,单击确定。
此步骤是为了保存目标文件,以备下次打开时可以顺利的找到已分析好的目标文件。
注:文件名必须为英文字符。
(2)建立数据库文件。
从使用菜单中选择Utility Menu:File>Change Jobname命令,将打开Change Jobname对话框,在文本中输入Straightening Roller,以此为数据库文件名,单击OK确定。
(3)设置标题名。
从实用菜单中选择Utility Menu:File>Change Title 命令将标题名设为Static analysis of Straightening Roller。
单击OK完成标题名的设置。
在实用菜单中选择Utility Menu:Plot>Replot命令,使指定的标题名显示在建模窗口的左下角。
(4)从主菜单选择Main Menu:Preference命令,打开Preference for GUI Filtering对话框,选中Structural复选框,单击OK确定,如图3-1所示。
图3-1 选择分析类型3.1.2定义单元类型在进行有限元分析时,首先应根据分析问题的几何结构、分析类型和所分析问题的精度要求等,选定适合具体的单元类型。
在设计中将选取Quad 8node 82和Brick 20node 95两种单元类型用于ANSYS分析。
如图3-2所示图3-2 选择单元类型3.1.3定义材料属性矫直辊材料为90Cr,查《械设计手册》知90Cr的弹性模量为E=2.06E11 Pa 泊松比为μ=0.3,密度为78003kg mm/(1)在主菜单中选择Main Menu:Preprocessor->Material Props->Material Model命令,打开Define Material Model Behavior窗口如图3-3所示。
图3-3 定义材料属性(2)在对话框中依次双击Structural->Liner->Elastic->Isotrpic,展开材料的树形结构。
将打开材料的弹性模量EX和泊松比PRXY的定义对话框。
在对话框的EX文本框中输入弹性模量2.06e11,在对话框中输入泊松比0.3。
单击OK按钮,关闭对话框,并返回到定义材料属性窗口,在此窗口的左侧一栏出现刚刚定义材料号Material Model Number 1。
在Define Material Model Behavior窗口中,从菜单选择Structural->Density输入密度为7800。
如图3-4所示,单击OK推出定义材料模型属性窗口,完成对材料属性的定义。
图3-4定义材料属性3.2建立模型及分析受力3.2.1辊子的ANSYS分析(1)创建关键点。
从主菜单中选择Main Menu:Preprocessor->Modeling->Create->Keypoints->In Active CS命令,将出现定义关键点的对话框。
如图3-5所示,在Keypoint Number文本框中输入1,在location In Active CS 中输入-450,292.8,0创建关键点,点击Apply。
用同样的方法创建关键点2(-450,0,0), 3(450,0,0),4(450,292.8,0),5(0,240,0)。
图形窗口出现5个关键点。
拾取菜单Utility Menu:->Plotctrls->Numbering选中Keypoint Numbers和Line Numbers为ON,则每个关键点都显示一编号。
图3-5 创建关键点(2)创建直线。
拾取菜单Main Menu:Preprocessor->Modeling->Create->Lines->Lines->Straight Line创建3条直线,拾取菜单Main Menu:Preprocessor->Modeling->Create->Lines->Arcs->Through 3 KPs。
拾取菜单Main Menu:Preprocessor->Modeling->Create->Lines->Line Fillet 分别拾取L1、L4及L3、L4点击Apply在弹出的对话框Fillet Radius栏中输入40,结果如图3-6所示图3-6创建线(3)创建面拾取菜单Main Menu:Preprocessor->Modeling->Create->Areas->Arbitrary->By Lines,出现Create Areas窗口,选择所有直线及曲线结果生成一个面。
拾取菜单Main Menu:Preprocessor->Modeling->Create->Areas->Circle->Solid Circle,弹出Solid Circular Area窗口,在WP X 栏输入-450,WP Y输入165,Radius栏输入25,点击Apply生成一个圆面,同理创建一个对称的圆面。
(4)创建辊子纵截面。
拾取菜单Main Menu:Preprocessor->Modeling->Operate->Booleans->Subtract->Areas,弹出Subtract Areas对话框依次拾取面A1,点击OK,再拾取A2、A3点击OK创建辊子截面如图3-7所示(5)创建硬点。
由于辊子受到的力作用在特殊的位置,因此需要创建硬点,使集中力作用在与之重合的节点上。
拾取菜单Main Menu:Preprocessor->Modeling->Create->Keypoints->Hard PT on line->Hard PT by ratio弹出对话框,拾取曲线L4,单击OK,在Length Ratio(0-1)along a line框中输入0.75,点OK创建了硬点,其点号为12。
图3-7 创建棍子1/4截面(6)对面划分网格。
拾取菜单Main Menu:Preprocessor->Meshing->MeshTool弹出MeshTool对话框在shape栏选Quad(矩形单元),并选中Smart Size,点击Mesh弹出对话框选取面,点击OK网格划分如图3-8所示。
(7)创建辊子实体模型。
拾取菜单Main Menu:Preprocessor->Modeling->Operate->Extrude->Elem Ext Opts在弹出的对话框Element Extrusion Options对话框No.Elem divs栏输入8,在ACLEAR栏勾选,单击OK推出对话框。
拾取菜单Main Menu:Preprocessor->Modeling->Operate->Extrude->Areas->About Axis弹出对话框选取已近划分网格的面点击OK,再选点2和点3,作为挤出的轴,单击OK结果如3-9图所示。
图3-8 矫直辊截面划分网格图3-9 矫直辊模型(8)施加约束和载荷。
拾取菜单Main Menu:Preprocessor->Solution ->Define Loads->Apply->Structural->Displacement->On Areas弹出对话框分别拾取辊子两端,点击OK,弹出Apply U,ROT On Areas对话框,分3次选定约束X、Y、Z三个方向的约束。
拾取菜单Main Menu:Preprocessor->Solution ->Define Loads->Apply->Structural->Force/Moment->On Keypoints弹出Apply F/M on KPs对话框,同时拾取菜单Utility Menu:Plot->Keypoints->Hard points使建模窗口只显示硬点,此时拾取硬点(点号12),点击OK弹出对话框在Direction of foece/mom栏选FY,在VALUE栏输入集中力的大小529100N,单击OK推出完成约束和载荷的施加。
3.2.2求解及结果(1)拾取菜单Main Menu:Preprocessor->Solution->Solve->Current LS,弹出对话框Solve Current Load Step,点击OK,继续单击YES进行求解。
拾取菜单Main Menu: General Postproc->Plot Results->Deformed Shape 弹出对话框选择Def + undef edge查看变形前后的图形如图3-10所示。