CADCAE软件实践课程设计.docx
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CADCAE软件实践课程设计.docx
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CADCAE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:
姓名:
指导教师:
起止日期:
年2月13日至2月26日
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
6
230
60
100
Ф64
300
一.建立几何模型
分析:
该零件可认为是由各边围成的平面减去两个圆所组成
1.建立关键点
MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>inActiveCS,弹出下示对话框,输入坐标值
序号
1
2
3
4
5
6
X坐标
0
0.23
0.23
0.13
0
0.115
Y坐标
0
0
-0.06
-0.06
-0.15
0
2.连直线
MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines>StraightLine,用光标依次连接个点
3.组合成平面图形
MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>Bylines,用光标点各线段.
4.画两个小圆
MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>SolidCircle,弹出对话框。
输入圆心和半径
X坐标
0.05
0.18
Y坐标
-0.05
-0.03
半径
0.032
0.015
5.减去小圆
MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Boolean>Subtract>Areas,
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
二.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“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:
Plansstrsw/thk(表示选平面应力单元并有厚度)
K5处选:
Nodalstree(表示需要额外输出单元节点应力)
K6处选:
Noextraoutput.
3.定义几何常数(即单元厚度)
MainMenu>Proprocessor>RealConstants>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0.02。
4.定义材料属性
MainMenu>Proprocessor>MaterialProps>MaterialModels.弹出对话框,双击Structural>Liner>Elastic>Isotropic。
输入弹性模量和泊松比,2E11和0.3。
3.划分网格
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
MainMenu>Solution>AnalysisType>NewAnalysis,选择Static
2.定义位移约束
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnLine,用光标选择由点1和点5组成的直线,点“OK”.在弹出的对框中选“AllDOF”,VALUE中输入0
3.加载荷
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Pressure>OnLines,弹出对话框,用光标选中由点2和点6组成的直线,点“OK”,弹出对话框,在LoadPRESvalue中输入-30000,在Value中输入0。
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>NodalSolu
在弹出对话框中选:
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
4.查看应力值数据
MainMenu>GeneralPostproc>ListResults>NodalSolution,在弹出的对话框中选:
NodalSolution>Stress>vonMisesstress
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
6
200
950
86
100
86
20
理论计算:
Fa+Fb-2*F=0
Fa*1.265-F*(0.95+0.115)-F*0.115=0
解得:
Fa=18656.13N,Fb=21343.87N
求弯矩得:
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=18656.13*(0.2-0.11/2)=2705.13885N.m
M2=18656.13*(0.2+0.11/2)-20000*110/2=3657.31315N.m
M3=21343.87*(0.115+0.11/2)-20000*(110/2)=2528.4579N.m
取较小直径计算各截面处的强度
σ1=32*M1/(π*
)=43.32*10^6Pa
σ2=32*M2/(π*
)=58.57*10^6Pa
σ3=32*M3/(π*
)=40.49*10^6Pa
由于许用强度是100Mpa,所以符合强度要求。
一.建立几何模型
建立圆柱体
MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Cylinder>ByDimensions
弹出如图所示对话框
取RAD10.0250.0430.050.0430.050.0550.025
RAD20000000
Z100.050.170.281.121.231.24
Z20.050.170.281.121.231.241.34
二.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2E11和泊松比0.3。
三.划分网格
1.定义网格尺寸——本处采用灵活方式(SmartSize)
MainMenu>Proprocessor>Meshing>SizeCntrls>SmartSize>Basic,弹出对话框,选择:
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/Displacement/OnAreas,弹出对话框后选择左端圆面,点击OK,弹出对话框选择AllDOF。
在同样操作选择右端轴间面,选UY,UX约束
3、加载荷
MainMenu/Solution/DefineLoads/Apply/Structural/Force/Moment/OnKeypoints,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-20000,单击OK。
4.求解
MainMenu/Solution/Solve/CurrentLS,在弹出的对话框中选择OK按钮。
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>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>vonMisesstress。
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)
A
B
C
D
E
F1
F2
6
168
154
15
15
74
2700
3150
一.建立几何模型
1.用SolidWorks创建三维模型
2打开ANSYS,在File下选择import—PARA.. 找到存的Parasolid(*.x_t)格式的模型,将其导入在顶上菜单栏选择PoltCtrls—Style—SolidModelFacets,设置如下:
然后在在顶上菜单栏选择Polt—Volumes,之后就可以划分网格了。
二.定义单元类型及其常数
1.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。
其他不变,点close。
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210000和泊松比0.3。
三.划分网格
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:
4
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
MainMenu>Solution>AnalysisType>NewAnalysis,选择Static。
2.定义位移约束
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnAreas,在弹出的对话框中输入要固定的面,将底板4个孔约束X,Y,Z三个方向。
3.加载荷
在两侧法兰盘的4个孔上分别加载0.7308135MPa和0.852615767MPa的应力。
操作如下:
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Pressure>OnAreas,在弹出的对话框中填入要加力的面的数字,点击Applay,在弹出的对话框VALUELoadPRESValue中输入要加的力。
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>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>vonMisesstress。
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
6
Ф48
Ф39
Ф32
Ф26
26
2000
一.建立几何模型
1.用SolidWorks创建三维模型
2打开ANSYS,在File下选择import—PARA.. 找到存的Parasolid(*.x_t)格式的模型,将其导入在顶上菜单栏选择PoltCtrls—Style—SolidModelFacets,设置如下:
然后在在顶上菜单栏选择Polt—Volumes,之后就可以划分网格了
二.定义单元类型及其常数
1.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。
其他不变,点close。
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210000和泊松比0.3。
三.划分网格
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:
4
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
MainMenu>Solution>AnalysisType>NewAnalysis,选择Static。
2.定义位移约束
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnAreas,在弹出的对话框中输入要固定的面,一端约束X,Y,Z三个方向,另一端约束Z,Y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1429MPa和913MPa。
操作如下:
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Pressure>OnAreas,在弹出的对话框中填入要加力的面的数字,点击Applay,在弹出的对话框VALUELoadPRESValue中输入要加的力。
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>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>vonMisesstress。
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