课程设计题目(2).doc

中南林业科技大学课 程 设 计 书课程名称：工程软件及应用年级专业： 姓 名：学号：院系：土木工程与力学学院指导老师：完成时间： 一、课程内容简介1、 ANSYS有限元分析软件简介、功能概览和分析案例；2、 ANSYS 图形用户界面及基本操作方法；3、 创建2D3D有限元模型；4、 加载、求解、结果后处理；5、 高级建模技术；6、 分析结果评价。二、课程设计目的与任务工程软件及应用课程设计是一门技术基础综合课程。课程目的和任务旨在使学生了解有限元分析的基本方法，通过使用计算机计算工程中的若干问题，进一步加深工程软件课程中的基本概念和基本理论，培养学生解决一些简单的工程实际问题的能力，为学生在今后的和毕业设计中对结构进行力学分析打下扎实的基础。三、课程设计要求1、 了解有限元分析的基本原理和方法；2、 熟悉有限元分析软件（ANSYS）的图形用户界面和菜单；3、 能熟练创建二维和三维有限元分析模型；4、 会使用指定的单元对有限元分析模型进行网格划分，也能对一些简单的有限元分析模型选择合适的单元进行网格划分；5、 能熟练使用工程力学的知识来确定模型的约束条件和受力的类型；6、 会使用有限元分析软件对有限元分析模型进行计算；7、 能熟练掌握有限元分析后处理过程，并对计算结果作出正确的评价；8、 独立完成课程设计内容，设计报告包含完整的分析过程。四、课程设计内容及安排1、 高压闪蒸槽压力载荷作用下整体等效模型的应力分析；2、 钢条轧钢分析；3、 双线铁路栓焊下承桁梁在各种工况作用下的变形和强度分析；4、 子弹打靶问题的探索与兴趣研究；5、 边缘裂纹板构件断裂分析；6、 平行杆件与刚性梁连接的热应力问题；7、 订书机装订过程的数值模拟8、 钟摆瞬态动力学分析；9、 自选题目。五、要求与提交成果1、 从上述题目中任选1题。2、 提交课程设计书（封面见本文件第一页）纸质版一份以及对应的电子版。3、 制作课程报告PPT文档汇报，汇报时间：510分钟。六、参考资料1 胡国良，任继文编ANSYS 11.0有限元分析入门与提高北京：国防工业出版社，2009年1月2 王建江，胡仁喜等编著ANSYS 11.0结构与热力学有限元分析实例指导教程北京：机械工业出版社，2008年4月3 王勖成编著有限元法基本原理和数值方法（第2版）北京：清华大学出版社，2003年8月4 倪栋等编著通用有限元ANSYS7.0实例精解北京：电子工业出版社，2003年1月课题一：高压闪蒸槽压力载荷作用下整体等效模型的应力分析1问题描述物质的沸点是随压力增大而升高，那么是不是压力越低，沸点就越低呢。 那好，这样就可以让高压高温流体经过减压，使其沸点降低，进入闪蒸罐。这时，流体温度高于该压力下的沸点。 流体在闪蒸罐中迅速沸腾汽化，并进行两相分离。 使流体达到气化的设备不是闪蒸罐，而是减压阀。 闪蒸罐的作用是提供流体迅速气化和汽液分离的空间。2内衬材料结构与计算参数2.1 砖结构 外层：230(轴向)200（环向）60（径向）；中层：230(轴向) 65（环向）131（径向）；内层：230(轴向) 65（环向）131（径向）。 2.2 胶泥 从壳壁至中心依次为： Dolit 788+Dolit 788+Stellakitt AE； 每层砖之间胶泥厚度为 6mm； 每个砖缝之间胶泥厚度为 4mm（环向砖缝和垂直砖缝）2.3 隔离层 钢壳体与最外层砖之间设置隔离层：即6mm厚的铅；4mm 陶瓷纸。2.4 载荷设计压力：4.56Mpa应力分析所需相关材料的性能参数详见附件。2.5 单元可以采用分层的桥单元。课题二：钢条轧钢分析如图所示的轧钢机结构，试采用瞬态动力学模拟其过程。（1）加载方式：可以给钢条施加位移或者给辊轴施加角速度；2）辊轴可以模拟成刚体或者变形体。 参数：（1）辊轴为Q345，钢条为Q235钢材；（2）辊轴半径为0.2m，钢条入口高度为0.1m，出口高度为0.05m。课题三：双线铁路栓焊下承桁梁在各种工况作用下的变形和强度分析以64m双线铁路栓焊下承桁梁为研究对象，利用ansys建模分析该钢桁桥在各种工况作用下的变形和强度，验证其设计的合理性。该桥采用TBJ2-85铁路桥涵设计规范进行设计，铁路列车竖向活载为中-活载，钢梁主体结构采用16Mnq，高强度螺栓采用20MnTiB（螺帽及垫圈用45号钢）。该桥的设计轮廓图分别如图1、图2和图3所示。图1 上平纵联图2 主桁图3 下平纵联所有连接点均设为刚结点，材料特性均为：，图4 几何模型分析四种荷载工况、四个荷载步，各荷载工况如下：工况一：自重工况二：自重+全桥满布；工况三：自重+半桥满布；工况四：自重+全桥单线。课题四：子弹打靶问题的探索与兴趣研究模型描述：子弹:材料是黄铜，弹性模量118gpa，泊松比0.35，密度8900kg/m3，屈服强度140mpa，切线模量118mpa靶体:材料是Q235钢，弹性模量210gpa，泊松比0.28，密度7800kg/m3,屈服强度235mpa，切线模量210mpa（材料的切线模量一般为弹性模量的1/10-1/1000,此处均取1/1000）模型尺寸：弹头半径0.01m,弹身长0.04m靶体为0.5x0.5x0.01的板材（采用1/2对称模型，以便于减少计算量）课题五：边缘裂纹板构件断裂分析图1所示为一断裂试样结构示意图，厚度为5mm，试计算其应力强度因子。试样材料参数：弹性模量E=220GPa；泊松比v=0.25；载荷：p=0.12Mpa。计算应力强度因子：利用后处理中KCALC命令计算混合型应力强度因子K，K和K。(Main MenuGeneral Postproc Nodal Calcs Stress Int Factr)。这个命令只能用于计算线弹性均匀各向同性材料的裂纹区域。为了使用KCALC必须按照以下步骤： （1）定义裂纹尖端或裂纹前缘局部坐标系X轴一定要平行于裂纹面。（3D中垂直于裂纹前缘）并且y轴垂直于裂纹面。图给出了示意。注意-当使用 KCALC 命令时，坐标系必须是激活的模型坐标系CSYS和结果坐标系RSYS。如图:图3-2-2 裂缝坐标系命令： Utility Menu WorkPlane Local Coordinate Systems Create Local CS At Specified Loc（2）定义沿着裂纹面的路径 定义沿裂纹面的路径，应以裂纹尖端作为路径的第一点。对于半个裂纹模型而言，沿裂纹面需有两个附加点，这两个点都沿裂缝面；对于整体裂纹模型，则应包括两个裂纹面，共需四个附加点，两个点沿一个裂纹面，其他两个点沿另一个裂纹面。如图：如图3-2-2典型路径定义(a)半个裂纹模型；(b)整个裂纹模型命令：Main MenuGeneral PostprocPath OperationsDefine Path（3）计算应力强度因子 KCALC命令中的KPLAN域用于指定模型是平面应变或平面应力。除了薄板的分析，在裂纹尖端附近或其渐近位置，其应力一般是考虑为平面应变。KCSYM 域用来指定半裂纹模型是否具有对称边界条件、反对成边界条件或是整体裂纹模型。命令：Main MenuGeneral PostprocNodal CalcsStress Int Factr课题六：平行杆件与刚性梁连接的热应力问题已知：长度l=1m的两根铜杆和一根铁杆，平行地铰接在刚性壁和刚性梁之间，它们的截面积都等于A=65mm2，铜和铁的弹性模量分别等于Ec=100GPa，Es=210GPa，热膨胀系数分别等于ac=1.610-5/，as=1.310-5/。刚性壁上铰接节点之间的距离为1m，试计算在刚性梁中部的集中力Q=4000N作用下，温度升高10以后，3根