CADCAE课程设计.docx
- 文档编号:23735963
- 上传时间:2023-05-20
- 格式:DOCX
- 页数:27
- 大小:986.72KB
CADCAE课程设计.docx
《CADCAE课程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《CADCAE课程设计.docx(27页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
CADCAE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11005
序号:
姓名:
指导教师:
吴修德张先勇
起止日期:
2014年2月23日至3月8日
第一题……………………..................1-7
第二题………………………………….8-13
第三题………………………………….14-18
第四题………………………………….19-24
课程设计小结…………………………..25
第一题
1.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
11
240
70
110
Φ58
240
步骤一创建几何实体模型
1建立6个关键点
MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>inActiveCS
1(0,0)2(0,150)3(120,150)4(240,150)5(240,80)6(130,80)
2连直线
MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines>inActiveCoord
3组合成平面图形
MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>Bylines,弹出对话框,用光标选取隔断线段,点OK
4画圆
建立左边的大圆MainMenu>Proprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>SolidCircles
输入:
WPX:
50WPY:
100RADIUS:
29
建立右边的小圆
MainMenu>Proprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>SolidCircles.
输入:
WPX:
185WPY:
115RADIUS:
15
5.在总体中减去2个圆
MainMenu>Proprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Subtract>Areas,弹出对话框中后,用光标先点基体(即总体,此时总体颜色变红),点“OK”,再点2个要减去的圆,再点“OK”
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“8node82”,点“OK”,退回到前一个对话框。
体、面没有实常数略
2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200000Mpa和泊松比0.3点击ok。
步骤三画网格
1定义网格(单元)尺寸
MainMenu>Proprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize>Areas>AllAreas,弹出对话框,输入单元边长为:
3
2划分网格
MainMenu>Proprocessor>Meshing>Mesh>Areas>Free,弹出对话框,点“pickall”
四加载和求解
1.定义分析类型
Mainmeun>Solution>AnalysisType>NewAnalysis,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栏输入0.
3.加载荷
对右边矩形单元定义载荷。
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>pressure>onlines
然后再用鼠标选取线段,点ok,输入力的大小2400N即可
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>NodalSolution,
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>vonMisesstress
第二题
1.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
11
225
925
87
100
88
20
模型简化:
解:
由静力学知识可知:
FAy+FBy-2F=0
1265FBy-225F-1150F=0
联立方程组解得:
FAy=18.26KNFBy=21.74KN
从而可得:
在1-1截面处:
M1=18.26x0.225=4.109KN.m
在2-2截面处:
M2=18.26x0.17=3.104KN.m
在3-3截面处:
M3=18.26x0.28-20x0.055=4.013KN.m
在4-4截面处:
M4=18.26x1.15-20x0.925=2.499KN.m
剪力图
弯矩图
有上数据可见,弯矩最大在界面1-1处,但截面2-2、3-3处直径变小,所以需校核1、2、3三处。
σ1=
=
=41.854MPa
σ2=
=
=48.014MPa
σ3=
=
=59.982MPa
由于许用强度是100Mpa,所有截面均符合强度要求。
一前处理
1建立18个关键点
MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>inActiveCoord
1(0,0)2(0,35)3(50,35)4(50,44)5(170,44)6(170,50)
7(225,50)8(280,50)9(280,44)10(1095,44)11(1095,50)12(1105,50)
13(1205,50)14(1205,55)15(1215,55)16(1215,35)17(1265,35)18(1265,0)
2连直线
MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines>inActiveCoord
3组合成平面图形
MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>Bylines,弹出对话框,用光标选取隔断线段,点OK
4绕直线旋转一周
MainMenu>Preprocessor>Modeling>Opreate>Extrude>Areas>AboutAxis弹出的对话框后点旋转区域,点OK,再点对称线的两个端点,点OK。
然后在弹出的对话框中输入ARC“360”,点ok。
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“10node92”,点“OK”,退回到前一个对话框。
2.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。
三.划分网格
1定义网格(单元)尺寸
MainMenu>Proprocessor>Meshing>sizecntrls>smartsize>basic在弹出的对话框中选择LVL“4”
2划分网格
MainMenu>Proprocessor>Meshing>Mesh>Volumes>Free,弹出对话框,点“pickall”
四加载和求解
1定义分析类型
Mainmenu>Solution>AnalysisType>NewAnalysis,选择static
2,定义位移约束
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>displayment>onAreas
选最左边端面,ok,在对话框中选择ALLDOF,VALUE输入0,点OK。
同样方法选择右边端面,限制UY和UZ,VALUE输入0
3.加载荷
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>force/Moment>onKeypiont
选择关键点7,OK,然后选择UY,在VALUE栏输入-20000,OK。
同样方法,选择关键点12,OK,然后选择UY,在VALUE栏输入-20000,OK。
4求解
MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS
五.后处理
1查看总体变形
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>Def+undeformed
2查看位移分布图
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolution,
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>vonMisesstress
第三题
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)
A
B
C
D
E
F1
F2
11
158
163
12
10
74
2850
3300
一.前处理
步骤一创建几何实体模型
1.用solidworks建立三维模型,然后另存为x-t格式,再用ANSYS打开该x-t文件。
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10node92
”,点“OK”,退回到前一个对话框。
2.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2.09e11和泊松比0.269,点击ok。
步骤三对整个图形进行网格划分
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”
步骤四对整个图形进行加载和求解
1.定义位移约束(对地面四个螺栓限制约束)
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnAreas,
在弹出对话框中选面,选中地面,点OK.。
在弹出的对话框中选AllDOF,输入值为:
0。
2旋转工作平面
拾取菜单UtilityMenu>Workplane>OffsetWPbyIncrement.弹出对话框中在“XY,YZ,ZX”文本框中输入45,0,单击“OK”按钮。
3创建局部坐标系
拾取菜单UtilityMenu>Workplane>LocalCoordinateSystem>CreatLocalCS>AtWPOrigin,在“KCN”中输入11,选择“KCS”为Cylindrical1”单击OK
4加载荷
(1).在F1指示的面上施加2850N的面力
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Preesure>onAreas
输入力的大小2850N,点ok即可
(2).在F2指示的面上施加3300N的面力
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Preesure>onAreas
输入力的大小3300N,点ok即可
(3)求解
MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS
五.后处理
1查看总体变形
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>Deformedshape
2查看位移分布图
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolution,
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>vonMisesstress
第四题
1.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
11
Ф18
Ф20
Ф26
20
151
350
一.用ANSYS打开x-t文件。
1.将solidworks中建好的模型保存为“x-t”格式,再UtilityMenu>File>Import>PARA…得图:
2.将导入模型转化为实体:
UtilityMenu>plotctrls>style>solidmodelFacets…弹出对话框后选中“NormolFaceting”点OK得图:
二定义单元类型,划分网格,加载并求解
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“brick8node45”,点“OK”,退回到前一个对话框。
2、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2E11和泊松比0.269
3、划分网格
MainMenu>Proprocessor>Meshing>SizeCntrls>smartSize>Basic,弹出对话框,选“3,并点OK.
MainMenu>Proprocessor>Meshing>Mesh>volumes>Free,弹出对话框,点“PickAll”。
所得结果如图:
四加载和求解
1定义分析类型
Mianmeun>Solution>AnalysisType>NewAnalysis,选择static
2,定义位移约束
左边MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>displayment>onAreas
选AllDOF,位移量为0
3加载荷
在右边的键槽一边面上定义载荷。
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Preesure>onAreas
将扭距转化为分布力160000N.然后再用鼠标选取线段,选FY,输入力的大小160000N,点ok即可
4求解
MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS
五.后处理
1查看总体变形
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>Deformedshape
2查看位移分布图
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolution,
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>vonMisesstress
计算结果分析
经ansys分析均得出芯轴的最大应力分布在右端直径最小的地方。
Ansys分析出最大应力为
,。
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,即此轴能够满足强度要求
课程设计小结
在本次课程设计过程中,我遇到了自己以前不曾想到过的问题,自己慢慢觉得原来Ansys不是那么容易学。
虽然自己查过许多资料也请教过老师,但由于自己对于有限元理论知识储备不足,因此,我在具体做题的过程中,遇到了各种自己难以解决的问题。
同时我也参考了往届师兄上传到XX文库的文档,发现其中还有许多错误。
然而由于自己能力有限,因此自己没有将那些错误更正,而是“重蹈覆辙”。
通过这次的课程设计,我对Ansys软件的运用有了切身的体会。
软件并不像我原所想的那样十分神秘,而是有着一个相对固定的模式和流程。
在学习的过程中,我觉得自己的知识面还是有欠缺的,需要在以后的学习中加以注意,要全面的提高自己的知识层次。
在加载力的过程中,我体会到计算应力是十分辛苦的。
但在这种看似枯燥的过程中,我的软件应用水平有了一定程度的提高。
这是课程设计中我最大的收获。
以前学习计算机语言,总是静不下心来,不能认真的看书。
这次课程设计,为了顺利的完成每个题目,我认真地学习了Ansys软件的应用,在图书馆借了相关书籍,并有了一定的心得体会,所以在以后的学习中,自己全身心的投入,这样的学习才会有效率,才会有效果。
总之,我觉得自己在本次课程设计过程中最大的收获就是明白了:
自己还有很多东西要学,还有很多东西需要慢慢领悟…….
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- CADCAE 课程设计