長江大學(xué)CADCAE軟件實(shí)踐課程設(shè)計課設(shè)答案

1、CAD/CAE軟件實(shí)踐課程設(shè)計 專 業(yè)： 自機(jī)械設(shè)計制造及其動化 班 級： 機(jī)械11007班 序 號： 27 姓 名： 易衛(wèi)明 指導(dǎo)教師： 郭登明 汪健華起止日期：2015年1月1日 至月17日第一題（平面問題）：如圖所示零件，所受均布力載荷為q,分析在該作用力下的零件的形變和應(yīng)力狀況，本題簡化為二維平面問題進(jìn)行靜力分析，零件材料為Q235。序號數(shù)據(jù)（長度單位mm，分布力單位N/cm）ABCDq272725814258240前處理 步驟一 創(chuàng)建幾何實(shí)體模型1.生成關(guān)鍵點(diǎn)。Main MenuPreprocessorModelingCreateKeypoints in Active CS 輸入節(jié)點(diǎn)

2、1(0,0) 點(diǎn)Apply 依次輸入2(130,92） 3(272,92） 4（272，150） 5（136,150） 6（0,150） 輸完點(diǎn)OK2.連線Main MenuPreprocessorModelingCreateLinesLines Straight Line用光標(biāo)點(diǎn)1，2點(diǎn)，連成直結(jié)；再依次點(diǎn)擊（2, 3），（3，4），（4，5）（5,1）（6,1）連完點(diǎn)“OK”3.生成一個面。Main MenuPreprocessorModelingCreateAreasArbitrary By lines 點(diǎn)擊6條線段。4，生成兩個圓建立左邊的大圓 MainMenuProprocessor

3、ModelingCreateAreasCircleSolid Circles. 輸入: WPX=50 WPY=100 RADIUS=30點(diǎn)Apply建立右邊的小圓MainMenuProprocessorModelingCreateAreasCircleSolid Circles.輸入: WP X=201 WPY=122 1 RADIUS=15點(diǎn)OK5在總體中減去2個圓 Main MenuProprocessorModelingOperateBooleansSubtract Areas, 彈出對話框中后，用光標(biāo)先點(diǎn)基體(即總體，此時總體顏色變紅），點(diǎn)“OK”，再點(diǎn)左邊的大圓和右邊的小圓，再點(diǎn)“O

4、K” 。步驟二 進(jìn)行單元屬性定義1定義單元類型。Main MenuProprocessorElement Type Add/Edit/Delete 彈出對話框中后，點(diǎn)“Add” 。雙彈出對話框，選“Solid”和“8 node 185”,點(diǎn)“OK”，退回到前一個對話框。 2.定義實(shí)常數(shù)Main MenuPreprocessorReal constantsAdd/edit/delete在彈出的對話框中選Add再選Type1d，“THK”值輸入“5”，點(diǎn)OK3.定義材料屬性Main MenuProprocessorMaterial PropsMaterial Models. 彈出對話框，雙擊Str

5、ucturalLinerElasticIsotropic。輸入彈性模量21000和泊松比0.3，點(diǎn)OK步驟三 對整個圖形進(jìn)行網(wǎng)格劃分。. 定義網(wǎng)格(單元)尺寸Main MenuProprocessorMeshingSize CntrlsManual SizeAreas All Areas, 彈出對話框，輸入單元邊長為: 32. 劃分網(wǎng)格Main MenuProprocessorMeshingMeshAreasFree, 彈出對話框，點(diǎn)“Pick All” 結(jié)果如圖：步驟四 對整個圖形施加約束Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructual Displace

6、mentOn lines彈出對話框。用光標(biāo)點(diǎn)擊最左邊的線段，“OK ” ,彈出對話框。選“All DOF” ,VALUE 欄中輸入0 。步驟五 對右邊矩形單元定義載荷。Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Lines, 選擇需要加分布力的直線。在彈出的對話框中輸入所加分布力的大小24（N/mm）,點(diǎn)ok。步驟六 求解Main Menu Solution Solve Current LS1.后處理查看總體變形Main Menu General Postproc Plot Results Deformed shap

7、e選擇Def+undeformed則會出現(xiàn)變形前后的圖形2查看位移分布圖Main Menu GeneralPostproc PlotResults Contour PlotNodal Solu,在彈出的對話框中選：Nodal Solution DOF Solution Displacement vector sum 3. 查看應(yīng)力分布圖Main Menu General Postproc Plot Results Contour PlotNodal Solution, 在彈出的對話框中選：Nodal Solution Stress von Mises stress或1st Principal

8、stress 結(jié)果分析：由應(yīng)力云圖可知，最危險處的應(yīng)力等于860MP，故此零件危險第二題（簡單三維問題）：卷揚(yáng)機(jī)卷筒心軸的材料為45鋼，軸的結(jié)構(gòu)和受力情況如下圖所示。請先用材料力學(xué)計算公式校核心軸的強(qiáng)度；然后利用有限元軟件對模型進(jìn)行有限元分析；并最后對兩者的結(jié)果進(jìn)行比較分析。序號數(shù)據(jù)（長度單位mm，力單位KN）ABCDEF2722093092969225材料力學(xué)公式分析過程：模型簡化:2233A11B44由靜力平衡方程求出支座反力豎直方向：+ =2F以B為距心：115F+1045F=1265以為A距心：220F+1150F=1265聯(lián)系方程組解得：=22.92KN =27.08KN從而可得:在

9、1-1截面處: M1=22.920.22=5.04KN.M 在2-2截面處:M2=3.78KN.M在3-3截面處:M3=4.93KN.M 在4-4截面處:M4=3.11KN.M由上數(shù)據(jù)可見，彎矩最大在1處，但2、3處直徑變小，所以需校核1、2、3三處。截面1受到的彎曲應(yīng)力最大,因此截面1是危險截面。Ansys 軟件分析：(1)前處理步驟一 創(chuàng)建幾何實(shí)體模型 1.創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)Main MenuPreprocessorModelingCreateKeypoints in Active CS 輸入節(jié)點(diǎn)1 (0,0) 點(diǎn)Apply 再依次輸入2（0,38），3（35,38），4（35,46），5（165

10、,46），6（165,48），7（220,48），8（275,48），9（275,46），10（1095,46），11（1095,48），12（1150,48）， 13（1205,48），14（1205,51），15（1225,51），16（1225,38），17（1265,38），18（1265,0）2.連線Main MenuPreprocessorModelingCreateLinesLines Straight Line選中1,2點(diǎn)Apply,依次連接18個點(diǎn)。3.建面Main MenuPreprocessorModelingCreateAreasArbitrary By lines 選

11、中所有線段，點(diǎn)擊OK結(jié)果如圖： 4.旋轉(zhuǎn) Main MenuProprocessor ModelingOperateExtrudeAreas About Axis, 彈出對話框中后，點(diǎn)面積,OK，再點(diǎn)對稱線（1,18）,OK在彈出的對話框中輸入ARC“360”點(diǎn)ok 步驟二 進(jìn)行單元屬性定義 1定義單元類型。Main MenuProprocessorElement Type Add/Edit/Delete 彈出對話框中后，點(diǎn)“Add” 。雙彈出對話框，選“Solid”和brick“8 node 185”,點(diǎn)“OK”，退回到前一個對話框。 2.定義材料屬性Main MenuProprocesso

12、rMaterial PropsMaterial Models. 彈出對話框，雙擊StructuralLinerElasticIsotropic。輸入彈性模量210000和泊松比0.3 點(diǎn)擊OK。 步驟三.對整個圖形進(jìn)行網(wǎng)格劃分 . 定義網(wǎng)格(單元)尺寸Main MenuProprocessorMeshingsizecntrlssmartsizebasic在彈出的對話框中選擇LVL“5” 2. 劃分網(wǎng)格Main MenuProprocessorMeshingMeshVolumesFree, 彈出對話框，點(diǎn)“Pick All” 步驟四 對整個圖形施加約束 1Main Menu Solution D

13、efine Loads Apply StructuralDisplacement On Areas, 選最左邊圓周面面，OK，在對話框中選擇ALL DOF，VALUE輸入0點(diǎn)OK同樣方法選擇右邊圓周面面，限制UY和UZ，VALUE輸入0 步驟五 加集中力Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Force/Moment On keypoints,選擇關(guān)鍵點(diǎn)7，輸入Y方向的力-25000N，同樣的方法，選擇關(guān)鍵點(diǎn)12，輸入Y方向的力-25000N步驟六 求解Main Menu Solution Solve Current LS后處理1查看總

14、體變形Main Menu General Postproc Plot Results Deformed shape選擇Def+undeformed 2查看位移分布圖Main Menu General Postproc Plot Results Contour PlotNodal Solu,在彈出的對話框中選：Nodal Solution DOF Solution Displacement vector sum 3. 查看應(yīng)力分布圖Main Menu General Postproc Plot Results Contour PlotNodal Solution, 在彈出的對話框中選：Nodal

15、 Solution Stress von Mises stress或1st Principal stress 第三題（常見零件）：一、如圖所示蓋零件，工作時由6個螺栓鎖緊，承受內(nèi)壓為P，零件材料為Q235，圖中長度單位為mm。建立三維實(shí)體模型，采用靜力分析該零件的變形和應(yīng)力狀況。 序號數(shù)據(jù)（長度單位mm，壓強(qiáng)單位MPa）ABCDEP27R8816012181985.0 前處理 步驟一：導(dǎo)入圖生成三維圖（1）用solidworks按上面尺寸畫出三維圖，將文件名保存為3.1.x_t。（2）選擇fileimportpara彈出如下對話框，選擇該文件后單擊ok第步驟二：定義單元類型（1）選擇主菜單pr

16、eprocessorelement typeadd/edit/delete 命令，彈出單元類型對話框。（2）在對話框中單擊add按鈕，彈出library of element types 對話框。（3）在左邊選擇solid,右邊選擇10node 185，在單元參考號中輸入1，單擊ok，再單擊library of element types 對話框close。步驟三：定義材料屬性（1）選擇主菜單preprocessormaterial propsmaterial models 命令，彈出定義材料屬性對話框。（2）在對話框中選擇structurallinearelasticisotropic 命令

17、，彈出定義各向同性線性材料的對話框。（3）在楊氏模量中輸入210000，在泊松比中輸入0.3，單擊ok，關(guān)閉對話框。步驟四：劃分網(wǎng)格 選擇主菜單preprocessormeshingmesh tool 彈出對話框，勾選smart size將精度調(diào)到5級，單擊mesh,選volumes，選free，彈出對話框，選取整個體，單擊ok。步驟五：施加位移約束和載荷1）選擇主菜單solutiondefine loadapplystructuraldisplacementon areas命令，彈出相應(yīng)對話框，選在螺栓孔內(nèi)表面表面，單擊ok，在彈出對話框中選all DOF，在displacement val

18、ue中輸入0，再單擊ok。（2）選擇主菜單solutiondefine loadapplystructuralpressureon areas命令，彈出相應(yīng)對話框，選零件的內(nèi)表面，單擊ok，在彈出對話框中在load value中輸入5，再單擊ok。 步驟六：求解模型 選擇主菜單solutionsolve current ls,彈出對話框后單擊ok，彈出對話框后單擊yes，開始求解。 步驟七：后處理查看位移分布圖Main Menu General Postproc Plot Results Contour PlotNodal Solu,在彈出的對話框中選：Nodal Solution DOF S

19、olution Displacement vector sum 查看應(yīng)力分布圖Main Menu General Postproc Plot Results Contour PlotNodal Solution, 在彈出的對話框中選：Nodal Solution Stress von Mises stress或1st Principal stress 二、如圖所示軸，工作時所受扭矩為T，軸材料為45# 鋼，圖中長度單位為mm。建立三維實(shí)體模型，采用靜力分析其變形和應(yīng)力狀況。（提示：兩鍵槽傳遞扭矩）序號數(shù)據(jù)（長度單位mm，扭矩單位N.m）ABCDET271345677623413500 第一步：

20、導(dǎo)入圖生成三維圖（1）用solidworks按上面尺寸畫出三維圖，將文件名保存為litao4.x_t。（2選擇fileimportpara彈出如下對話框，選擇該文件后單擊 第二步：定義單元類型（1）選擇主菜單preprocessorelement typeadd/edit/delete 命令，彈出單元類型對話框（下圖左）。（2）在對話框中單擊add按鈕，彈出library of element types 對話框。（3）在左邊選擇solid,右邊選擇8node 185 (下圖右），在單元參考號中輸入1，單擊ok，再單擊library of element types 對話框close。 三步：

21、定義材料屬性（1）選擇主菜單preprocessormaterial propsmaterial models 命令，彈出定義材料屬性對話框（下圖左）。（2）在對話框中選擇structurallinearelasticisotropic 命令，彈出定義各向同性線性材料的對話框（下圖右）。（3）在楊氏模量中輸入210000，在泊松比中輸入0.3，單擊ok，關(guān)閉對話框。 第四步：劃分網(wǎng)格 選擇主菜單preprocessormeshingmesh tool 彈出對話框，勾選smart size將精度調(diào)到5級，單擊mesh,彈出mesh volumes對話框，選取整個體，單擊ok。 步驟四 對整個圖形

22、進(jìn)行加載和求解1. 定義位移約束Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Areas ,選取較大面鍵槽的兩邊進(jìn)行約束。2. 加均布載荷P=4000T/(hld)=2200MPaMain Menu Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Areas ,選取要加載的鍵槽的一邊，輸入換算所得壓強(qiáng)值， 點(diǎn)OK。（2）后處理1.查看總體變形Main Menu General Postproc Plot Results Deformed shape選擇Def+undeformed.2查看位移分布圖Main Menu General Postproc Plot Results Contour PlotNodal Solu,在彈出的對話框中選：Nodal Solution DOF Solution