CAD CAE软件实践课程设计

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： 序 号： 17 姓 名： . 指导教师：.老师起止日期：2012年2 月 13 日 至 2 月 24 日CAD/CAE软件实践课程设计第一题（平面问题）：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）ABCDq172526012254200一、创建几何模型1. 建立关键点 Main MenuPreprocessorModelingCreateKeypoints in Active CS, 输入节点1（0，0）、2（0，150）、3（126，150）、4（252，150）、5（252，90）、6（130，90），点OK。 2.连直线 Main MenuPreprocessorModelingCreateLinesLines Straight Line，用光标点1、2点，2、3点，3、4、点，4、5点，5、6点连成直线，连完OK。 3.组合成平面图形 Main MenuPreprocessorModelingCreateAreasArbitrary By lines, 弹出对话框。用光标点各线段. 4.画两个圆 Main MenuPreprocessorModelingCreateAreasCircleSolid circle在对话框中输入X=50，Y=100 Radius=29点OK，重复做第二个X=193,Y=125 Radius=15点ok。 5. 减去小圆Main MenuPreprocessorModelingOperateBoolean SubtractAreas,弹出对话框中后，用光标先点平面，点“OK”，再点要减去的小圆，再点“OK” 生成下面图形：2. 定义单元类型及其常数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。2. 设置单元选项 点“Element Type”对话框中的“Options” K3处选：Plans strs w/thk (表示选平面应力单元有厚度) K5处选：Nodal stree(表示需要额外输出单元节点应力) K6处选：No extra output.3. 定义几何常数（即单元厚度） Main MenuProprocessorReal Constants Add/Edit/Delete 弹出对话框中后，点“Add” ,再点“OK”, 弹出对话框，输入厚度值1。.定义材料属性 Main MenuProprocessorMaterial PropsMaterial Models. 弹出对话框，双击StructuralLinerElasticIsotropic。输入弹性模量和泊松比，2.1E5和0.25。点OK。3. 划分网格. 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: 32. 划分网格 Main MenuProprocessorMeshingMeshAreasFree,弹出对话框，点“Pick All”4. 加载和求解.定义分析类型 Main Menu Solution Analysis Type New Analysis, 选择Static2. 定义位移约束 Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Line，用光标选择最左边的直线，点“OK”.在弹出的对框中选“All DOF”，VALUE中输入0 3. 加载荷 Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Lines, 弹出对话框, 用光标选中由点3和点4组成的直线，点“OK”，弹出对话框，在Load PRES value中输入24，在Value中输入0。4.求解 Main Menu Solution Solve Current LS五. 后处理1. 查看总体变形Main Menu General PostprocPlot Results Deformed shape选择Def+undeformed。2. 查看位移分布图 Main Menu General PostprocPlot Results Contour PlotNodal Solu, 在弹出对话框中选：Nodal Solution DOF Solution Displacement vector sum3. 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 Solution Stress von Mises stress或1st Principal stress第二题（简单三维问题）：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）ABCDEF17220930901009025Fy=0 ，Fa+Fb-2*F=0 Ma=0 ，Fa*1265-F*(930+115)-F*115=0 解得： Fa=23 Fb=27 求弯矩： Ma=0，Mb=0 求出该轴从左到右的三个阶梯面的弯矩M1,M2,M3： M1=23*（220-110/2）=3795N.m M2=23*（220+110/2）-25*（110/2）=4950 N.m M3=27*（115+110/2）-25*（110/2）=3215 N.m 1=32*M1/（3.14*d1*d1*d1）=42.4Mpa 2=32*M2/(3.14*d2*d2*d2)=72.3Mpa 3=32*M3/(3.14*d3*d3*d3)=37.0Mpa 由于许用强度是100Mpa，所以符合强度要求。ANSYSS分析步骤一 建立几何模型 1建立关键点 Main MenuPreprocessorModelingCreateKeypoints in Active CS, 输入节点1（0，0），2（0，40），3（64，40），4（64，45），5（197，45），6（197，50），7（307，50），8（307，42.5），9（1127，45），10（1127，50），11（1237，50），12（1237，55），13（1242，55），14（1242，40），15（1352，40），16（1352，0），17（252，50），18（1182，50）。 2连直线 Main MenuPreprocessorModelingCreateLinesLines Straight Line，用光标点1、2点，2、3点，3、4、点，4、5点，5、6点连成直线，连完OK。 3.组合成平面图形 Main MenuPreprocessorModelingCreateAreasArbitrary By lines, 弹出对话框。用光标点各线段，点OK。4绕直线转一周 Main MenuPreprocessorModelingOperateExtrudeAreasAbout Axis，弹出对话框中后，点面积，OK，再点对称线，OK。5合并将上面已建好的实体，通过“布尔”运算(相当于逻辑运算)合成一个总实体。Main MenuProprocessorModelingOperateBooleansAddVolumes, 弹出对话框中选:Pick All二 定义单元类型及常数 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“10 node 92”,点“OK”，退回到前一个对话框。2. 设置单元选项 点“Element Type”对话框中的“Options” K5处选：Nodal stree(表示需要额外输出单元节点应力) K6处选：No extra output. 3. 定义材料属性 Main MenuProprocessorMaterial PropsMaterial Models. 弹出对话框，双击StructuralLinerElasticIsotropic。输入弹性模量2.1E5和泊松比0.25三 划分网格1. 定义网格(单元)尺寸 Main MenuProprocessorMeshingSize CntrlsManual SizeSmart Size Basic, 弹出对话框，选择：22. 划分网格Main MenuProprocessorMeshingMeshVolumesFree, 弹出对话框，点“Pick All” 四、 加载和求解. 定义分析类型 Main Menu Solution Analysis Type New Analysis, 选择Static 2. 定义位移约束 Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Areas, 弹出下面的对话框, 选择轴的两个断面，OK，在弹出的对话框中，选择All DOF，在Value中输入0 3. 加载荷Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Force/ Moment On Keypoints,弹出对话框后选择所受载荷的点，点OK后弹出另外话框，选择FY，文本框中输入-25000，单击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 Deformed shape2. 查看位移分布图Main Menu General Postproc Plot Results Contour PlotNodal Solu, 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 Solution Stress von Mises stress. 第三题（常见零件）：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）ABCDEF1F21717415612157225003000一创建几何模型： 1.用solidworks创建三维模型 2.将三维模型导入ANSYS中：FileImportIGS，弹出对话框，点OK，再点Browse，选择文件，点OK。导入完成。二定义单元类型及其常数 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“10 node 92”,点“OK”，退回到前一个对话框。2. 设置单元选项 点“Element Type”对话框中的“Options” K5处选：Nodal stree(表示需要额外输出单元节点应力) K6处选：No extra output. 3. 定义材料属性 Main MenuProprocessorMaterial PropsMaterial Models. 弹出对话框，双击StructuralLinerElasticIsotropic。输入弹性模量2.1E5和泊松比0.25三 划分网格 Main MenuProprocessorMeshingMeshVolumesFree, 弹出对话框，点“Pick All”四、 加载和求解. 定义分析类型 Main Menu Solution Analysis Type New Analysis, 选择Static 2. 定义位移约束(对四个螺旋限制约束) Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Areas, 在弹出对话框中选择Circle，选择顶部四个螺旋孔，在对话框中选全约束，输入值为0. 3. 加载荷Main Menu Solution Define Loads Apply Structural PressureOn Areas. 加载到法兰盘四个孔的应力都为等于2.37E6N/(M*M)，另一个法兰盘的四个孔的应力都为等于2.84E6N/(M*M)。 四.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. 查看应力分布图Main Menu General Postproc Plot Results Contour PlotNodal Solution, 在弹出的对话框中选：Nodal Solution Stress von Mises stress. 3. 查看位移分布图Main Menu General Postproc Plot Results Contour PlotNodal Solu, 在弹出的对话框中选：Nodal Solution DOF Solution Displacement vector sum四. 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）ABCDET1746362824241400一创建几何模型： 1.用solidworks创建三维模型 2.将三维模型导入ANSYS中：FileImportIGS，弹出对话框，点OK，再点Browse，选择文件，点OK。导入完成二定义单元类型及其常数 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2.1E5和泊松比0.253.划分网络1从主菜单中选择Main Menu：ProprocessorMeshingMesh tool 命令，打开Mesh Tool。2单击line域Set按钮，打开线选择对话框，要求选择定义单元划分数的线。选择大轴孔圆周，单击OK按钮。3ANSYSS会提示线划分控制的信息，在No. of element divisions 文本框中输入10，单击OK。4在对话框中选择Mesh域中的Volumes，单击MESH，打开体选择对话框，单击pick all。四、 加载和求解. 定义分析类型 Main Menu Solution Analysis Type New Analysis, 选择Static 2. 定义位移约束 Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Areas,在弹出的对话框中输入要固定的面，一端约束XYZ三个方向，另一端约束XY两个方向。 3加载荷 在两个键槽加两个方向相反的面力，分别为116000N和93000N。操作如下： Main Menu Solution Define Loads Appl