CADCAE软件实践课程设计ANSYS软件应用

1、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10804 序 号： 03 姓 名： 指导教师： 起止日期：2012年 2 月 13 日 至 2 月 25 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）abcdq3224549458240步骤一 创建几何实体模型1.建立关键点依次点击main menu>preprocessor>modeling>create>k

2、eypoints >in active cs，输入节点1(0,0) 2(0,150) 3(112,150) 4(224,150) 5（224,96) 6(130,96) 点击ok即可。2.连成直线main menu>preprocessor>modeling>create>lines>lines >straight line用光标点1、2点，2、3点，3、4点，4、5点，5、6点连成直结，连完点“ok”即可。3.组成平面图形main menu>preprocessor>modeling>create>areas>arbit

3、rary >by lines用光标分别点击各条边，全部点击完毕后点击ok，出现如下图形：4.挖圆孔先建立两个圆 mainmenu>proprocessor>modeling>create>areas>circle>solid circles输入: wp x=50 输入: wp x=177 wpy=100 wpy=123 radius=29 radius=15然后进行布尔运算，将两个圆从图形中除去mainmenu>proprocessor>modeling>operate>booleans>subtract>areas

4、弹出对话框后，用光标点基本（即总体），再点“ok”，再点要减去的部分，“ok”得到新的基本图形。如下图步骤二 进行单元属性定义1定义单元类型。main menu>proprocessor>element 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 stress (表示选平面应力单元没有厚度)k5处选：nodal stree(表示需要额外输出单元节点应力)k6处选

5、：no extra output. 3.定义材料属性main menu>proprocessor>material props>material models. 弹出对话框，双击structural>liner>elastic>isotropic。输入弹性模量“2e11”和泊松比“0.3” 点击“ok”即可。步骤三 对整个图形进行网格划分及求解. 定义网格(单元)尺寸mainmenu>proprocessor>meshing>sizecntrls>manual size>areas> all areas, 弹出对话框，输入

6、单元边长为: 3 2. 划分网格main menu>proprocessor>meshing>mesh>areas>free, 弹出对话框，用光标点基本，再点击对话框里的“pick ” 得到如下图形。步骤四 加载与求解1.定义分析类型main menu>solution>analysis typeloads>mew analysis，选择static.2.定义位移约束main menu >solution> define loads >apply >structural > displacement > on

7、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 栏中输入0 。3. 加载main menu >solution> define loads >apply >structural > pressure > on lines, 选择需要加分布力的直线,在弹出的对话框中输入所加分布力的大小24,点“ok”。如下图所示4.求解main menu >solution> solve >current ls.步骤五 后处理1.查看总体变形main menu >general po

8、stproc >plot results > deformed shape选择def+undeformed.2.查看位移分布图main menu >general postproc >plot results > contour plot>nodal 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 plot>

9、nodal solution, 在弹出的对话框中选：nodal solution> stress > 1st principal stress .关于位移与应力的具体数据详见电子文件夹。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）abcdef321593589988830（一） 理论计算模型简化:2233a11b44 竖直方向：+ =2f以a为距心：215f+1150f=1265以b为距心：115f

10、+1050f=1265联系方程组解得：=27.63kn =32.37kn从而可得:在1-1截面处:m1=5.94 kn·m 在2-2截面处:m2=4.42 kn·m在3-3截面处:m3=5.68 kn·m 在4-4截面处:m4=3.72 kn·m有上数据可见，弯矩最大在1处，但2、3处直径变小，所以需校核1、2、3三处。由于许用强度是100mpa，截面3的值最大，即截面3是危险截面。有限元软件分析步骤一 创建几何实体模型1 在proe中画出三维零件图，保存为iges文件点选文件>保存副本>选择iges格式保存。2 用ansys打开iges文件

11、。file>import>iges>选择已保存好的文件。 步骤二 进行单元属性定义1.定义单元类型。main menu>proprocessor>element 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 menu>propr

12、ocessor>material props>material models. 弹出对话框，双击structural>liner>elastic>isotropic。输入弹性模量“2.1e11”和泊松比“0.3” 点击“ok”。步骤三 划分网格1.定义网格尺寸main menu>proprocessor>meshing>size cntrls>smartsize>basic, 弹出对话框，选择:2。2.划分网格main menu>proprocessor>meshing>mesh>volumes>free

13、, 弹出对话框，点“pick all” 。得到如下图形:步骤四 加约束与载荷并求解1.定义分析类型main menu >solution> analysis type >new analysis 选择static。 2.定义约束main menu >solution> define loads >apply >structural>displacement > on areas, 弹出对话框。选取一端的圆周面，点击ok按钮，弹出对话框。选取all dof将其全约束，value 栏中输入0，点击ok按钮；选取另一端的圆周面，点击ok按钮，弹出

14、对话框。选取fy，value 栏中输入0，点击ok按钮完成约束施加。3施加集中载荷（忽略重力的影响）main menu >solution> define loads >apply >structural> force/moment > node,然后在弹出对话框中选择集中力的作用点点击ok，在弹出对话框中选择集中力的方向fy并输入力的大小-30000点击ok按钮。得到如下图形；5.计算求解按顺序单击主菜单上的solution>solve>current ls，弹出对话框，点击ok按钮开始计算。当对话框显示solution is done!时，计

15、算完成。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 plot>nodal 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 &g

16、t;plot results > contour plot>nodal solution, 在弹出的对话框中选：nodal solution> stress >von mises stress 3）计算结果分析从卷扬机芯轴应力云图可以看出，芯轴的最大应力分布在左端台肩处，最大应力为，（与理论计算结果对比分析）芯轴材料为45钢，材料的屈服强度为335mpa，最大应力远小于材料的屈服强度，即卷扬机芯轴能够满足强度要求。第三题（常见零件）：一、如图所示零件，工作时该零件由图示2个螺栓（沉孔位置）固定在其它支座平面上，沿a向18凸台承受f1作用力，同时16孔承受向下f2作用力，

17、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）a待添加的隐藏文字内容3bcdf1f2386175428001600步骤一 创建几何实体模型1.在proe中保存iges文件点选文件>保存副本>选择iges格式保存。2.用ansys打开已保存好的iges文件。3.适当选取一平面复制到要加载荷的轴线上main menu>proprocessor>modeling>copy>areas，选取要复制的平面，点击ok，在弹出对话框copy areas中输入位移量，点击ok即可。所得图形如下：步

18、骤二 进行单元属性定义1.定义单元类型。main menu>proprocessor>element 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 menu>proprocessor>material props>material m

19、odels. 弹出对话框，双击structural>liner>elastic>isotropic。输入弹性模量“2e11”和泊松比“0.3” 点击“ok”。步骤三 划分网格1.定义网格尺寸main menu>proprocessor>meshing>size cntrls>smartsize>basic, 弹出对话框，选择:2。2.划分网格main menu>proprocessor>meshing>mesh>volumes>free, 弹出对话框，点“pick all” 。得到如下图形:步骤四 对整个图形进行加载

20、和求解1. 定义位移约束(对两个螺栓限制约束)main menu >solution> define loads >apply >structural>displacement > on areas, 用光标选中两个螺栓孔面，点击ok.。在弹出的对话框中选全约束, 输入值为:0。2. 加载荷凸台面受力:p1= f1/a=5.02mpa;p2=f2/s=2.0 mpa.a.main menu >solution> define loads >apply >structural > pressure > on areas ,选

21、取要加载的凸台面. 点ok，弹出对话框后,选择作用力的方向并输入值，点ok 。b. main menu >solution> define loads >apply >structural > pressure > on areas ,选取要加载的孔面. 点ok，弹出对话框后,选择作用力的方向并输入值，点ok 。3. 求解main menu >solution> solve >current ls（2）后处理1.查看总体变形main menu >general postproc >plot results > deform

22、ed shape选择def+undeformed.2.查看应力分布图main menu >general postproc >plot results > contour plot>nodal 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 plot>nodal solu,在弹出的对话框中选：nodal solution> dof so

23、lution > displacement vector sum .二、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）abcdet31305276583213500(1)前处理步骤一 创建几何实体模型1.在proe中保存iges文件点选文件>保存副本>选择iges格式保存。2.用ansys打开iges文件。步骤二 进行单元属性定义1定义单元类型。main menu>proprocessor>element type >ad

24、d/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.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)3.定义材料属性main menu>proprocessor>material props>material models. 弹出对话框，双击structural>liner>elastic>isotropic。输入弹性模量“2.1e11”和泊松比“0.3” 点击o

25、k。步骤三 对整个图形进行网格划分1.定义网格(单元)尺寸main menu>proprocessor>meshing>size cntrls>smart size>basic, 弹出对话框，输入单元边长为: 5 2.划分网格main menu>proprocessor>meshing>mesh>volumes>free, 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main menu >solution> define loads >apply >structural

26、> displacement > on areas ,选取较大面键槽的两边进行约束。2. 加均布载荷p=m/(l·a)=1.667mpamain menu >solution> define loads >apply >structural > pressure > on areas ,选取要加载的键槽的一边，输入换算所得压强值， 点ok。（2）后处理1.查看总体变形main menu >general postproc >plot results > deformed shape选择def+undeformed.2.查看应力分布图main menu >general postproc >plot results > contour plot>nodal solution, 在弹出的对话框中选：nodal solution> stress >vo