课程设计题目2.docx
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课程设计题目2.docx
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课程设计题目2
课程设计题目
(2)
LT
1、
2、
3、会使用指定的单元对有限元分析模型进行网格划分,也能对一些简单的有限元分析模型选择合适的单元进行网格划分;
4、能熟练使用工程力学的知识来确定模型的约束条件和受力的类型;
5、会使用有限元分析软件对有限元分析模型进行计算;
6、能熟练掌握有限元分析后处理过程,并对计算结果作出正确的评价;
7、独立完成课程设计内容,设计报告包含完整的分析过程。
四、课程设计内容及安排
1、高压闪蒸槽压力载荷作用下整体等效模型的应力分析;
2、钢条轧钢分析;
3、双线铁路栓焊下承桁梁在各种工况作用下的变形和强度分析;
4、子弹打靶问题的探索与兴趣研究;
5、边缘裂纹板构件断裂分析;
6、平行杆件与刚性梁连接的热应力问题;
7、订书机装订过程的数值模拟
8、钟摆瞬态动力学分析;
9、自选题目。
五、要求与提交成果
1、从上述题目中任选1题。
2、提交课程设计书(封面见本文件第一页)纸质版一份以及对应的电子版。
3、制作课程报告PPT文档汇报,汇报时间:
5~10分钟。
六、参考资料
[1]胡国良,任继文编.ANSYS11.0有限元分析入门与提高.北京:
国防工业出版社,2009年1月
[2]王建江,胡仁喜等编著.ANSYS11.0结构与热力学有限元分析实例指导教程.北京:
机械工业出版社,2008年4月
[3]王勖成编著.有限元法基本原理和数值方法(第2版).北京:
清华大学出版社,2003年8月
[4]倪栋等编著.通用有限元ANSYS7.0实例精解.北京:
电子工业出版社,2003年1月
课题一:
高压闪蒸槽压力载荷作用下整体等效模型的应力分析
1.问题描述
物质的沸点是随压力增大而升高,那么是不是压力越低,沸点就越低呢。
那好,这样就可以让高压高温流体经过减压,使其沸点降低,进入闪蒸罐。
这时,流体温度高于该压力下的沸点。
流体在闪蒸罐中迅速沸腾汽化,并进行两相分离。
使流体达到气化的设备不是闪蒸罐,而是减压阀。
闪蒸罐的作用是提供流体迅速气化和汽液分离的空间。
2.内衬材料结构与计算参数
2.1砖结构
外层:
230(轴向)×200(环向)×60(径向);
中层:
230(轴向)×65(环向)×131(径向);
内层:
230(轴向)×65(环向)×131(径向)。
2.2胶泥
从壳壁至中心依次为:
Dolit788+Dolit788+StellakittAE;
每层砖之间胶泥厚度为6mm;每个砖缝之间胶泥厚度为4mm(环向砖缝和垂直砖缝)
2.3隔离层
钢壳体与最外层砖之间设置隔离层:
即6mm厚的铅;4mm陶瓷纸。
2.4载荷
设计压力:
4.56Mpa
应力分析所需相关材料的性能参数详见附件。
2.5单元
可以采用分层的桥单元。
课题二:
钢条轧钢分析
如图所示的轧钢机结构,试采用瞬态动力学模拟其过程。
(1)加载方式:
可以给钢条施加位移或者给辊轴施加角速度;2)辊轴可以模拟成刚体或者变形体。
参数:
(1)辊轴为Q345,钢条为Q235钢材;
(2)辊轴半径为0.2m,钢条入口高度为0.1m,出口高度为0.05m。
课题三:
双线铁路栓焊下承桁梁在各种工况作用下的变形和强度分析
以64m双线铁路栓焊下承桁梁为研究对象,利用ansys建模分析该钢桁桥在各种工况作用下的变形和强度,验证其设计的合理性。
该桥采用TBJ2-85铁路桥涵设计规范进行设计,铁路列车竖向活载为"中-活载",钢梁主体结构采用16Mnq,高强度螺栓采用20MnTiB(螺帽及垫圈用45号钢)。
该桥的设计轮廓图分别如图1、图2和图3所示。
图1上平纵联
图2主桁
图3下平纵联
所有连接点均设为刚结点,材料特性均为:
,
图4几何模型
分析四种荷载工况、四个荷载步,各荷载工况如下:
工况一:
自重
工况二:
自重+全桥满布;
工况三:
自重+半桥满布;
工况四:
自重+全桥单线。
课题四:
子弹打靶问题的探索与兴趣研究
模型描述:
子弹:
材料是黄铜,弹性模量118gpa,泊松比0.35,密度8900kg/
,屈服强度140mpa,切线模量118mpa
靶体:
材料是Q235钢,弹性模量210gpa,泊松比0.28,,密度7800kg/
屈服强度235mpa,切线模量210mpa
(材料的切线模量一般为弹性模量的1/10--1/1000,此处均取1/1000)
模型尺寸:
弹头半径0.01m,弹身长0.04m
靶体为0.5x0.5x0.01的板材
(采用1/2对称模型,以便于减少计算量)
课题五:
边缘裂纹板构件断裂分析
图1所示为一断裂试样结构示意图,厚度为5mm,试计算其应力强度因子。
试样材料参数:
弹性模量E=220GPa;泊松比v=0.25;载荷:
p=0.12Mpa。
计算应力强度因子:
利用后处理中KCALC命令计算混合型应力强度因子KⅠ,KⅡ和KⅢ。
(MainMenu>GeneralPostproc>NodalCalcs>StressIntFactr)。
这个命令只能用于计算线弹性均匀各向同性材料的裂纹区域。
为了使用KCALC必须按照以下步骤:
(1)定义裂纹尖端或裂纹前缘局部坐标系
X轴一定要平行于裂纹面。
(3D中垂直于裂纹前缘)并且y轴垂直于裂纹面。
图给出了示意。
注意--当使用KCALC命令时,坐标系必须是激活的模型坐标系[CSYS]和结果坐标系[RSYS]。
如图:
图3-2-2裂缝坐标系
命令:
UtilityMenu>WorkPlane>LocalCoordinateSystems>CreateLocalCS>AtSpecifiedLoc
(2)定义沿着裂纹面的路径
定义沿裂纹面的路径,应以裂纹尖端作为路径的第一点。
对于半个裂纹模型而言,沿裂纹面需有两个附加点,这两个点都沿裂缝面;对于整体裂纹模型,则应包括两个裂纹面,共需四个附加点,两个点沿一个裂纹面,其他两个点沿另一个裂纹面。
如图:
如图3-2-2典型路径定义(a)半个裂纹模型;(b)整个裂纹模型
命令:
MainMenu>GeneralPostproc>PathOperations>DefinePath
(3)计算应力强度因子
KCALC命令中的KPLAN域用于指定模型是平面应变或平面应力。
除了薄板的分析,在裂纹尖端附近或其渐近位置,其应力一般是考虑为平面应变。
KCSYM域用来指定半裂纹模型是否具有对称边界条件、反对成边界条件或是整体裂纹模型。
命令:
MainMenu>GeneralPostproc>NodalCalcs>StressIntFactr
课题六:
平行杆件与刚性梁连接的热应力问题
已知:
长度l=1m的两根铜杆和一根铁杆,平行地铰接在刚性壁和刚性梁之间,它们的截面积都等于A=65mm2,铜和铁的弹性模量分别等于Ec=100GPa,Es=210GPa,热膨胀系数分别等于ac=1.6×10-5/℃,as=1.3×10-5/℃。
刚性壁上铰接节点之间的距离为1m,试计算在刚性梁中部的集中力Q=4000N作用下,温度升高10℃以后,3根杆中的挠度和应力。
若不考虑热应力,其数值又是多少?
课题七:
订书机装订过程的数值模拟
已知材料为Q235钢,几何尺寸参考实际的的订书针。
课题八:
钟摆瞬态动力学分析
图1为一钟摆装置,初始位置位于
处,求钟摆的位移时间变化关系。
几何参数:
摆杆长度:
;摆杆横截面面积:
;初始位置:
;摆锤质量:
弹性模量E=200GPa;载荷:
图1钟摆结构示意图
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