长江大学 ansys CADCAE软件 课程设计.docx
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长江大学ansysCADCAE软件课程设计
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:
机械11007班
序号:
31
姓名:
指导教师:
王鹏、郭登明
起止日期:
2014年月日至月日
对ansys基本步骤的复习:
一、建立几何图形:
1.建立关键点
依次点击MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>inActiveCS,输入节点
2.连成直线
MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines>StraightLine,选择连线
3.组成平面图形
MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>Bylines
4.建立小圆孔
MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>SolidCircles
5.进行布尔运算,
MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Subtract>Areas
二、定义单元类型及其常数
1定义单元类型。
MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete弹出对话框中后,点“Add”。
双弹出对话框,选“Solid”和“8node82”,点“OK”,退回到前一个对话框。
2.设置单元选项
点“ElementType”对话框中的“Options”
K3处选:
Plansstress(表示选平面应力单元没有厚度)
K5处选:
Nodalstree(表示需要额外输出单元节点应力)
K6处选:
Noextraoutput.
3.定义材料几何常量(即单元厚度)
MainMenu>Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete弹出对话框中后,点“Add”,接着输入厚度即可
4.定义材料属性
MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels.弹出对话框,双击Structural>Liner>Elastic>Isotropic。
输入弹性模量“200000”和泊松比“0.3”
三、网格划分
1.定义网格(单元)尺寸
MainMenu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize>Areas>AllAreas,弹出对话框,输入单元边长为:
3
2.划分网格
MainMenu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Areas>Free,弹出对话框,用光标点基本,再点击对话框里的“Pick”
四加载与求解
1.定义分析类型
MainMenu>Solution>AnalysisTypeLoads>MewAnalysis,选择Static.
2.定义位移约束
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnLines,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“AllDOF”,VALUE栏中输入0。
3.加载
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Pressure>OnLines,
4.求解
MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS.
五、后处理
1.查看总体变形
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>Deformedshape
选择Def+undeformed.
2.查看位移分布图
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolu,
在弹出的对话框中选:
NodalSolution>DOFSolution>Displacementvectorsum.
3.查看应力分布图
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolution,在弹出的对话框中选:
NodalSolution>Stress>1stPrincipalstress.
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)
A
B
C
D
q
31
280
66
150
Ф66
320
一、建立基本图形:
先建点-连线-生成面-建小圆-布尔运算
二、.二、.定义单元类型-设置单元选项-定义单元厚度-定义材料属性
1定义单元类型。
MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete弹出对话框中后,点“Add”。
双弹出对话框,选“Solid”和“8node82”,点“OK”,退回到前一个对话框。
2.设置单元选项
点“ElementType”对话框中的“Options”
K3处选:
Plansstress(表示选平面应力单元没有厚度)
K5处选:
Nodalstree(表示需要额外输出单元节点应力)
K6处选:
Noextraoutput.
3.定义材料几何常量(即单元厚度)
MainMenu>Preprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete弹出对话框中后,点“Add”,接着输入厚度即可
三、定义网格尺寸-划分网格
1.定义网格(单元)尺寸
MainMenu>Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize>Areas>AllAreas,弹出对话框,输入单元边长为:
3
2.划分网格
MainMenu>Preprocessor>Meshing>Mesh>Areas>Free,弹出对话框,用光标点基本,再点击对话框里的“Pick”
四、定义分析类型-定义位移约束-加载荷-求解
1.定义分析类型
MainMenu>Solution>AnalysisTypeLoads>MewAnalysis,选择Static
2.定义位移约束
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnLines,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“AllDOF”,VALUE栏中输入0。
3.加载
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Pressure>OnLines,
4.求解
MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS.
五、查看总体变形-查看位移分布图-查看位移分布
1.查看总体变形
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>Deformedshape
选择Def+undeformed.
2.查看位移分布图
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolu,
在弹出的对话框中选:
NodalSolution>DOFSolution>Displacementvectorsum.
3.查看应力分布图
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolution,在弹出的对话框中选:
NodalSolution>Stress>1stPrincipalstress.
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)
A
B
C
D
E
F
31
220
930
91
102
88
20
(一)理论计算
1
1
1
F
F
4
4
3
3
2
2
B
A
F2
F1
竖直方向:
F1+F2=2F
以B为距心:
1045F+115F-1265F1=0
以A为距心:
-220F-1150F+1265F2=0
解得:
F1=36.68kNF2=43.32kN
从而可得:
在1-1截面处:
M1=6.05kN·m
在2-2截面处:
M2=8.07kN·m
在3-3截面处:
M3=7.89kN·m
在4-4截面处:
M4=4.98kN·m
有上数据可见,弯矩最大在2处,但1、3处直径变小,校核1、2、3、4三处。
σ1=32×M1/Π×d43=58.07Mpa
σ2=32×M2/Π×d43=77.46Mpa
σ3=32×M3/Π×d43=75.73Mpa
σ4=32×M4/Π×d43=47.80Mpa截面3的值
最大,即截面2是危险截面。
(二)三维设计
(3)导入
将三维图保存为.x-t格式,导入ansys步骤:
1.将当前模型,另存为*.x_t格式,即保存类型选择Parasolid(*.x_t),注意,文件名必须是英文或数字。
输出对话框钟,选择⊙所有实体。
2.把ANSYS工作目录设置成刚才保存*.x_t文件的文件夹。
同样,这个目录里也不能出现任何中文。
3.运行ANSYS,File→Import→PARA...→左侧框中就会看到刚才生成的*.x_t文件,选中,OK,导入完成。
4.现在看到的模型是线框,PlotCtrls→Style→SolidModelFacets→下拉框中选择NormalFaceting→OK,鼠标右键选择Replot重生,即可看到实体了。
(三)定义单元类型及其常数
1.定义单元类型。
MainMenu>Proprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete
弹出对话框中后,点“Add”。
双弹出对话框,选“Solid”和“10node92”,点“OK”,退回到前一个对话框。
2.设置单元选项
点“ElementType”对话框中的“Options”
K5处选:
Nodalstree(表示需要额外输出单元节点应力)
K6处选:
Noextraoutput.
3.定义材料属性
MainMenu>Proprocessor>MaterialProps>MaterialModels.弹出对话框,双击Structural>Liner>Elastic>Isotropic。
输入弹性模量“200000”和泊松比“0.3”点“OK”。
(四)划分网格
1.定义网格尺寸
MainMenu>Proprocessor>Meshing>SizeCntrls>SmartSize>Basic,弹出对话框,选择:
2。
2.划分网格
MainMenu>Proprocessor>Meshing>Mesh>Volumes>Free,弹出对话框,点“PickAll”。
得到如下图形:
(五)加载和求解
1.定义分析类型
MainMenu>Solution>AnalysisType>NewAnalysis选择Static。
2.定义约束
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnAreas,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ALLDOF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)
MainMenu>Solution>DefineLoads>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20000点击OK按钮。
5.计算求解
按顺序单击主菜单上的Solution>Solve>CurrentLS,弹出对话框,点击OK按钮开始计算。
当对话框显示Solutionisdone!
时,计算完成。
六、后处理
1.查看总体变形
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>Deformedshape
选择Def+undeformed.
2.查看应力分布图
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolution,在弹出的对话框中选:
NodalSolution>Stress>vonMisesstress
3.查看位移分布图
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolu,
在弹出的对话框中选:
NodalSolution>DOFSolution>Displacementvectorsum.
第三题(常见零件):
一、如图所示零件,工作时该零件由图示4个螺栓(沉孔位置)固定,两Φ34孔中装有一轴,轴产生向上作用力为F,零件材料为Q235,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
B
C
D
E
F
31
52
R27
43
17
4
8500
二、导入
将三维图保存为.x-t格式,导入ansys步骤:
1.将当前模型,另存为*.x_t格式,即保存类型选择Parasolid(*.x_t),注意,文件名必须是英文或数字。
输出对话框钟,选择⊙所有实体。
2.把ANSYS工作目录设置成刚才保存*.x_t文件的文件夹。
同样,这个目录里也不能出现任何中文。
3.运行ANSYS,File→Import→PARA...→左侧框中就会看到刚才生成的*.x_t文件,选中,OK,导入完成。
4.现在看到的模型是线框,PlotCtrls→Style→SolidModelFacets→下拉框中选择NormalFaceting→OK,鼠标右键选择Replot重生,即可看到实体了。
三、定义单元类型及其常数
1.定义单元类型。
MainMenu>Proprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete,弹出对话框中后,点“Add”。
双弹出对话框,选“Solid”和“10node92”,点“OK”,退回到前一个对话框。
2.设置单元选项
点“ElementType”对话框中的“Options”,K5处选:
Nodalstree(表示需要额外输出单元节点应力),K6处选:
Noextraoutput.
3.定义材料属性
MainMenu>Proprocessor>MaterialProps>MaterialModels.弹出对话框,双击Structural>Liner>Elastic>Isotropic。
输入弹性模量“200000”和泊松比“0.3”点击“OK”。
四、划分网格
1.定义网格尺寸
MainMenu>Proprocessor>Meshing>SizeCntrls>SmartSize>Basic,弹出对话框,选择:
2。
2.划分网格
MainMenu>Proprocessor>Meshing>Mesh>Volumes>Free,弹出对话框,点“PickAll”。
得到如下图形:
五、加载和求解
1.定义位移约束(对四个螺栓限制约束)
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnAreas,用光标选中四个螺栓孔面,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=7500/(0.034*0.0275)=8.02Mpa=p2
a.MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Pressure>OnAreas,选取要加载的凸台面.点OK,弹出对话框后,选择作用力的方向并输入值,点OK。
b.MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Pressure>OnAreas,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
MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS
六、后处理
1.查看总体变形
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>Deformedshape
选择Def+undeformed.
2.查看应力分布图
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolution,在弹出的对话框中选:
NodalSolution>Stress>vonMisesstress
3.查看位移分布图
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolu,
在弹出的对话框中选:
NodalSolution>DOFSolution>Displacementvectorsum.
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)
A
B
C
D
E
T
31
Ф134
Ф52
Ф80
58
33
13500
步骤一导入
将三维图保存为.x-t格式,导入ansys步骤:
将当前模型,另存为*.x_t格式,即保存类型选择Parasolid(*.x_t),注意,文件名必须是英文或数字。
输出对话框钟,选择⊙所有实体。
2.把ANSYS工作目录设置成刚才保存*.x_t文件的文件夹。
同样,这个目录里也不能出现任何中文。
3.运行ANSYS,File→Import→PARA...→左侧框中就会看到刚才生成的*.x_t文件,选中,OK,导入完成。
4.现在看到的模型是线框,PlotCtrls→Style→SolidModelFacets→下拉框中选择NormalFaceting→OK,鼠标右键选择Replot重生,即可看到实体了。
步骤二进行单元属性定义
1定义单元类型。
MainMenu>Proprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete
弹出对话框中后,点“Add”。
双弹出对话框,选“Solid”和brick“8node45”,点“OK”,退回到前一个对话框。
2.设置单元选项
点“ElementType”对话框中的“Options”
K5处选:
Nodalstree(表示需要额外输出单元节点应力)
3.定义材料属性
MainMenu>Proprocessor>MaterialProps>MaterialModels.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。
步骤三对整个图形进行网格划分
1.定义网格(单元)尺寸
MainMenu>Proprocessor>Meshing>SizeCntrls>smartSize>basic,弹出对话框,输入单元边长为:
5
2..划分网格
MainMenu>Proprocessor>Meshing>Mesh>Volumes>Free,弹出对话框,点“PickAll”
步骤四对整个图形进行加载和求解
1.定义位移约束
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnAreas,选取较大面键槽的两边进行约束。
2.加均布载荷
P=M/(L·A)=1.667MPa
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Pressure>OnAreas,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
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>Deformedshape
选择Def+undeformed.
2.查看应力分布图
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolution,在弹出的对话框中选:
NodalSolution>Stress>vonMisesstress
3.查看位移分布图
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolu,
在弹出的对话框中选:
NodalSolution>DOFSolution>Displacementvectorsum.
五、课程设计小结
在三周的CAD/CAM课程设计中,我学到了很多,感受颇多,受益匪浅。
对ANSYS的了解始于易先中老师的选修课有限元分析,由于当初的重视不够,现在几乎是零起步,所有很多问题的出现也在所难免。
这也正是考验我们,培养我们自我学习与解决问题的时候。
所以,我要查资料找例题,想尽办法,弄懂问题,理清关键,一步一步将问题解决得明明白白。
此次课程设计对我们来说算得上是一次大的挑战,是对我们自我学习与解决问题综合能力的一次检验。
在完成
- 配套讲稿:
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