CADCAE课程设计(2014).doc

CAD/CAE软件实践 课程设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 机械11005 序 号： 姓 名： 指导教师： 吴修德 张先勇 起止日期：2014年2月23 日 至 3月8日目录第一题.1-7第二题.8-13第三题.14-18第四题.19-24课程设计小结.25第一题1.如图所示零件，所受均布力载荷为q,分析在该作用力下的零件的形变和应力状况，本题简化为二维平面问题进行静力分析，零件材料为Q235。 序号数据（长度单位mm，分布力单位N/cm）ABCDq112407011058240步骤一 创建几何实体模型1建立6个关键点Main MenuPreprocessorModelingCreateKeypoints in Active CS 1（0,0） 2（0,150） 3(120,150) 4（240,150） 5（240,80） 6（130,80）2连直线Main MenuPreprocessorModelingCreateLinesLines in Active Coord3组合成平面图形Main MenuPreprocessorModelingCreateAreasArbitraryBy lines,弹出对话框，用光标选取隔断线段，点OK4画圆建立左边的大圆 MainMenuProprocessorModelingCreateAreasCircleSolid Circles 输入：WP X：50 WP Y：100 RADIUS：29建立右边的小圆MainMenuProprocessorModelingCreateAreasCircleSolid Circles.输入: WP X：185 WP Y：115 RADIUS：155.在总体中减去2个圆 Main MenuProprocessorModelingOperateBooleansSubtract Areas, 弹出对话框中后，用光标先点基体(即总体，此时总体颜色变红），点“OK”，再点2个要减去的圆，再点“OK” 步骤二 进行单元属性定义1定义单元类型。Main MenuProprocessorElement Type Add/Edit/Delete 弹出对话框中后，点“Add” 。双弹出对话框，选“Solid”和“8 node 82”,点“OK”，退回到前一个对话框。 体、面没有实常数略2 定义材料属性Main MenuProprocessorMaterial PropsMaterial Models. 弹出对话框，双击StructuralLinerElasticIsotropic。输入弹性模量200000Mpa和泊松比0.3 点击ok。步骤三 画网格 1定义网格(单元)尺寸Main MenuProprocessorMeshingSize CntrlsManual SizeAreas All Areas, 弹出对话框，输入单元边长为: 3 2划分网格Main MenuProprocessorMeshing MeshAreasFree,弹出对话框，点“pick all”四 加载和求解1定义分析类型Main meun SolutionAnalysis TypeNew Analysis,选择static2定义位移约束Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Lines, 弹出对话框后，选择最左边的那条线，再点击 “OK ” ,弹出对话框。选“All DOF”, Value栏输入0.3.加载荷对右边矩形单元定义载荷。Main Menu Solution Define Loads Apply Structural pressureon lines然后再用鼠标选取线段，点ok ，输入力的大小2400N即可4求解Main Menu Solution Solve Current LS五.后处理1 查看总体变形Main Menu General Postproc Plot Results Deformed shape，选择Def+undeformed.2查看位移分布图Main Menu General Postproc Plot Results Contour PlotNodal Solution,在弹出的对话框中选：Nodal Solution DOF Solution Displacement vector sum 3查看应力分布图Main Menu General Postproc Plot Results Contour PlotNodal Solution,在弹出的对话框中选：Nodal SolutionStressvon Mises stress第二题1.卷扬机卷筒心轴的材料为45钢，轴的结构和受力情况如下图所示。请先用材料力学计算公式校核心轴的强度；然后利用有限元软件对模型进行有限元分析；并最后对两者的结果进行比较分析。序号数据（长度单位mm，力单位KN）ABCDEF11225925871008820模型简化:解：由静力学知识可知： FAy+FBy-2F=01265 FBy -225F-1150F=0联立方程组解得：FAy =18.26KN FBy =21.74KN从而可得: 在1-1截面处: M1=18.26x0.225=4.109KN.m 在2-2截面处:M2=18.26x0.17=3.104 KN.m在3-3截面处:M3=18.26x0.28-20x0.055=4.013 KN.m 在4-4截面处:M4=18.26x1.15-20x0.925=2.499 KN.m剪力图弯矩图有上数据可见，弯矩最大在界面1-1处，但截面2-2、3-3处直径变小，所以需校核1、2、3三处。1=32M1D3=32x4.109x10-3x0.13=41.854MPa2=32M2D3=32x3.104x10-3x0.0873=48.014MPa3=32M3D3=32x4.013x10-3x0.0883=59.982MPa由于许用强度是100Mpa，所有截面均符合强度要求。一 前处理1建立18个关键点Main MenuPreprocessorModelingCreateKeypoints in Active Coord 1（0,0） 2（0,35） 3（50,35） 4（50,44） 5（170,44） 6（170,50）7(225,50) 8(280,50) 9(280,44) 10(1095,44) 11(1095,50) 12(1105,50)13(1205,50) 14(1205,55) 15(1215,55) 16(1215,35) 17(1265,35) 18 (1265,0)2连直线Main MenuPreprocessorModelingCreateLinesLines in Active Coord3组合成平面图形Main MenuPreprocessorModelingCreateAreasArbitraryBy lines,弹出对话框，用光标选取隔断线段，点OK4 绕直线旋转一周Main MenuPreprocessorModelingOpreateExtrudeAreasAbout Axis弹出的对话框后点旋转区域，点OK，再点对称线的两个端点，点OK。然后在弹出的对话框中输入ARC“360”，点ok。二 进行单元属性定义1定义单元类型。Main MenuProprocessorElement Type Add/Edit/Delete 弹出对话框中后，点“Add” 。双弹出对话框，选“Solid”和“10node 92”,点“OK”，退回到前一个对话框。 2.定义材料属性Main MenuProprocessorMaterial PropsMaterial Models. 弹出对话框，双击StructuralLinerElasticIsotropic。输入弹性模量200000和泊松比0.3 点击ok。三.划分网格1定义网格(单元)尺寸Main MenuProprocessorMeshingsizecntrlssmartsizebasic在弹出的对话框中选择LVL“4”2划分网格Main MenuProprocessorMeshingMeshVolumes Free，弹出对话框，点“pick all”四 加载和求解1定义分析类型Main menu SolutionAnalysis TypeNew Analysis,选择static2，定义位移约束Main Menu Solution Define Loads Apply Structural displaymenton Areas选最左边端面，ok，在对话框中选择ALL DOF，VALUE输入0，点OK。同样方法选择右边端面，限制UY和UZ，VALUE输入03.加载荷Main Menu Solution Define Loads Apply Structural force/Momenton Keypiont选择关键点7，OK，然后选择UY，在VALUE栏输入-20000，OK。同样方法，选择关键点12，OK，然后选择UY，在VALUE栏输入-20000，OK。4求解Main Menu Solution Solve Current LS五.后处理1 查看总体变形Main Menu General Postproc Plot Results Def+undeformed2查看位移分布图Main Menu General Postproc Plot Results Contour PlotNodal Solution,在弹出的对话框中选：Nodal Solution DOF Solution Displacement vector sum 3查看应力分布图Main Menu General Postproc Plot Results Contour PlotNodal Solution,在弹出的对话框中选：Nodal Solutionvon Mises stress第三题一、如图所示支座零件，工作时两法兰分别承受F1和F2的作用力（螺栓连接，螺栓受剪力），方向如图所示，零件材料为铸钢，图中长度单位为mm。建立三维实体模型，采用静力分析该零件的变形和应力状况。序号数据（长度单位mm，力单位N）ABCDEF1F21115816312107428503300一.前处理步骤一 创建几何实体模型1. 用solidworks建立三维模型，然后另存为x-t格式，再用ANSYS打开该x-t文件。步骤二 进行单元属性定义1.定义单元类型。Main MenuProprocessorElement Type Add/Edit/Delete 弹出对话框中后，点“Add” 。双弹出对话框，选“Solid”和10node 92”,点“OK”，退回到前一个对话框。 2.定义材料属性Main MenuProprocessorMaterial PropsMaterial Models. 弹出对话框，双击StructuralLinerElasticIsotropic。输入弹性模量2.09e11和泊松比 0.269，点击ok。步骤三 对整个图形进行网格划分1.定义网格尺寸Main MenuProprocessorMeshingSize CntrlsSmartSizeBasic, 弹出对话框，选择:2。2.划分网格Main MenuProprocessorMeshingMeshVolumesFree, 弹出对话框，点“Pick All” 步骤四 对整个图形进行加载和求解1. 定义位移约束(对地面四个螺栓限制约束)Main Menu Solution Define Loads Apply StructuralDisplacement On Areas, 在弹出对话框中选面 ，选中地面, 点OK.。在弹出的对话框中选All DOF, 输入值为:0。2旋转工作平面 拾取菜单Utility MenuWorkplaneOffset WP by Increment.弹出对话框中在“XY,YZ,ZX”文本框中输入45,0，单击“OK”按钮。3 创建局部坐标系拾取菜单Utility MenuWorkplaneLocal Coordinate System Creat Local CSAt WP Origin,在“KCN”中输入11，选择“KCS”为Cylindrical 1”单击OK4 加载荷（1）.在F1指示的面上施加2850N的面力Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Preesureon Areas输入力的大小2850N，点ok即可（2）. 在F2指示的面上施加3300N的面力Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Preesureon Areas输入力的大小3300N，点ok即可（3）求解Main Menu Solution Solve Current LS五.后处理1查看总体变形Main Menu General Postproc Plot Results Deformed shape2查看位移分布图Main Menu General Postproc Plot Results Contour PlotNodal Solution,在弹出的对话框中选：Nodal Solution DOF Solution Displacement vector sum 3查看应力分布图Main Menu General Postproc Plot Results Contour PlotNodal Solution,在弹出的对话框中选：Nodal SolutionStressvon Mises stress第四题1.如图所示轴，工作时所受扭矩为T，轴材料为45# 钢，图中长度单位为mm。建立三维实体模型，采用静力分析其变形和应力状况。（提示：两键槽传递扭矩）。序号数据（长度单位mm，扭矩单位N.m）ABCDET1118202620151350一.用ANSYS打开x-t文件。1.将solidworks中建好的模型保存为“x-t”格式，再UtilityMenuFileImportPARA得图：2. 将导入模型转化为实体： Utility Menu plotctrls style solid model Facets弹出对话框后选中“Normol Faceting”点OK得图：二 定义单元类型，划分网格，加载并求解1 、定义单元类型 Main MenuProprocessorElement Type Add/Edit/Delete 弹出对话框中后，点“Add” 。双弹出对话框，选“Solid”和“brick 8 node 45”,点“OK”，退回到前一个对话框。 2、定义材料属性 Main MenuProprocessorMaterial PropsMaterial Models. 弹出对话框，双击StructuralLinerElasticIsotropic。输入弹性模量2E11和泊松比0.269 3 、划分网格 MainMenuProprocessorMeshingSizeCntrlssmart SizeBasic, 弹出对话框,选“3，并点OK.Main MenuProprocessorMeshingMeshvolumesFree, 弹出对话框，点“Pick All”。所得结果如图：四 加载和求解1定义分析类型Mian meun SolutionAnalysis TypeNew Analysis,选择static2，定义位移约束左边Main Menu Solution Define Loads Apply Structural displaymenton Areas选All DOF，位移量为03 加载荷在右边的键槽一边面上定义载荷。Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Preesureon Areas将扭距转化为分布力160000N.然后再用鼠标选取线段，选FY，输入力的大小160000N，点ok即可4求解Main Menu Solution Solve Current LS五.后处理1查看总体变形Main Menu General Postproc Plot Results Deformed shape2查看位移分布图Main Menu General Postproc Plot Results Contour PlotNodal Solution,在弹出的对话框中选：Nodal Solution DOF Solution Displacemen