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1、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： 姓 名： 指导教师： 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Main MenuPreprocessorModelingCreateKeypoints in Active CS，输入节点2.连成直线Main MenuPreprocessorModelingCreateLinesLines Straight Line，选择连线3.组成平面图形Main MenuPreprocessorModelingCreateAreasArb
2、itrary By lines4.建立小圆孔Main MenuPreprocessorModelingCreateAreasCircleSolid Circles5.进行布尔运算，Main MenuPreprocessorModelingOperateBooleansSubtractAreas二、定义单元类型及其常数1定义单元类型。Main MenuPreprocessorElement Type Add/Edit/Delete 弹出对话框中后，点“Add”。双弹出对话框，选“Solid”和“8 node 82”,点“OK”，退回到前一个对话框。2.设置单元选项点“Element Type”对
3、话框中的“Options”K3 处选：Plans stress (表示选平面应力单元没有厚度)K5处选：Nodal stree(表示需要额外输出单元节点应力)K6处选：No extra output. 3.定义材料几何常量（即单元厚度）Main MenuPreprocessorReal Constants 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Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Models. 弹出对话框，双击StructuralLinerElasticIsotropic。输入弹性模量“2
4、00000”和泊松比“0.3” 三、网格划分. 定义网格(单元)尺寸Main MenuPreprocessorMeshingSizeCntrlsManual SizeAreas All Areas, 弹出对话框，输入单元边长为: 3 2. 划分网格Main MenuPreprocessorMeshingMeshAreasFree, 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Main MenuSolutionAnalysis TypeLoadsMew Analysis，选择Static.2.定义位移约束Main Menu Solution Define
5、 Loads Apply Structural Displacement On Lines, 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“All DOF” ,VALUE 栏中输入0 。3. 加载Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Lines, 4.求解Main Menu Solution Solve Current LS.五、后处理1.查看总体变形Main Menu General Postproc Plot Results Deformed shape选择Def+undeform
6、ed.2.查看位移分布图Main Menu General Postproc Plot Results Contour PlotNodal Solu,在弹出的对话框中选：Nodal Solution DOF Solution Displacement vector sum .3. 查看应力分布图Main Menu General Postproc Plot Results Contour PlotNodal Solution, 在弹出的对话框中选：Nodal Solution Stress 1st Principal stress .第一题（平面问题）： 如图所示零件，所受均布力载荷为q,分析
7、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）ABCDq312806615066320一、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。Main MenuPreprocessorElement Type Add/Edit/Delete 弹出对话框中后，点“Add”。双弹出对话框，选“Solid”和“8 node 82”,点“OK”，退回到前一个对话框。2.设置单元选项点“Element Type”对话框中的“Optio
8、ns”K3 处选：Plans stress (表示选平面应力单元没有厚度)K5处选：Nodal stree(表示需要额外输出单元节点应力)K6处选：No extra output. 3.定义材料几何常量（即单元厚度）Main MenuPreprocessorReal Constants 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. 定义网格(单元)尺寸Main MenuPreprocessorMeshingSizeCntrlsManual SizeAreas All Areas, 弹出对话框，输入单元边长为: 3 2. 划分网格Mai
9、n MenuPreprocessorMeshingMeshAreasFree, 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Main MenuSolutionAnalysis TypeLoadsMew Analysis，选择Static2.定义位移约束Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Lines, 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“All DOF” ,VALUE 栏中输入0 。3. 加载Ma
10、in Menu Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Lines, 4.求解Main Menu Solution Solve Current LS.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Main Menu General Postproc Plot Results Deformed shape选择Def+undeformed.2.查看位移分布图Main Menu General Postproc Plot Results Contour PlotNodal Solu,在弹出的对话框中选：Nodal Solu
11、tion DOF Solution Displacement vector sum .3. 查看应力分布图 Main Menu General Postproc Plot Results Contour PlotNodal Solution, 在弹出的对话框中选：Nodal Solution Stress 1st Principal stress .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）ABCDEF312
12、20930911028820(一)理论计算1 11FF443322BAF2F1竖直方向：F1+F2=2F以B为距心：1045F+115F-1265 F1 =0以A为距心：-220F-1150F+1265 F2=0解得： F1=36.68 kN F2= 43.32 kN从而可得:在1-1截面处:M1=6.05 kNm 在2-2截面处:M2=8.07 kNm在3-3截面处:M3=7.89kNm 在4-4截面处:M4=4.98 kNm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。1=32M1/d43 = 58.07Mpa2=32M2/d43 = 77.46Mpa3=32M
13、3/d43 = 75.73Mpa4=32M4/d43 =47.80Mpa 截面3的值最大，即截面2是危险截面。(二)三维设计(三) 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，FileImportPARA.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，PlotCtrlsS
14、tyleSolid Model Facets下拉框中 选择 Normal FacetingOK, 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。Main MenuProprocessorElement Type Add/Edit/Delete 弹出对话框中后，点“Add” 。双弹出对话框，选“Solid”和 “10 node 92”,点“OK”，退回到前一个对话框。 2.设置单元选项点“Element Type”对话框中的“Options”K5处选：Nodal stree(表示需要额外输出单元节点应力)K6处选：No extra output.
15、3.定义材料属性Main MenuProprocessorMaterial PropsMaterial Models. 弹出对话框，双击StructuralLinerElasticIsotropic。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Main MenuProprocessorMeshingSize CntrlsSmartSizeBasic, 弹出对话框，选择:2。2.划分网格Main MenuProprocessorMeshingMeshVolumesFree, 弹出对话框，点“Pick All” 。得到如下图形:(五)加载和求解1.定
16、义分析类型Main Menu Solution Analysis Type New Analysis 选择Static。 2.定义约束待添加的隐藏文字内容1Main Menu Solution Define Loads Apply StructuralDisplacement On Areas, 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ALL DOF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）Main Menu Solution D
17、efine Loads 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SolutionSolveCurrent LS，弹出对话框，点击OK按钮开始计算。当对话框显示Solution is done!时，计算完成。六、后处理1.查看总体变形Main Menu General Postproc Plot Results Deformed shape选择Def+undeformed.2.查看应力分布图Main Menu Gene
18、ral Postproc Plot Results Contour PlotNodal Solution, 在弹出的对话框中选：Nodal Solution Stress von Mises stress 3.查看位移分布图Main Menu General Postproc Plot Results Contour PlotNodal Solu,在弹出的对话框中选：Nodal Solution DOF Solution Displacement vector sum .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，两34孔中装有一轴，轴产生向上作用力为F，
19、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）ABCDEF3152R27431748500二、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，FileImportPARA.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.
20、现在看到的模型是 线框，PlotCtrlsStyleSolid Model Facets下拉框中 选择 Normal FacetingOK, 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。Main MenuProprocessorElement Type Add/Edit/Delete ，弹出对话框中后，点“Add” 。双弹出对话框，选“Solid”和 “10 node 92”,点“OK”，退回到前一个对话框。 2.设置单元选项点“Element Type”对话框中的“Options”，K5处选：Nodal stree(表示需要额外输出单元节点应
21、力)，K6处选：No extra output.3.定义材料属性Main MenuProprocessorMaterial PropsMaterial Models. 弹出对话框，双击StructuralLinerElasticIsotropic。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Main MenuProprocessorMeshingSize CntrlsSmartSizeBasic, 弹出对话框，选择:2。2.划分网格Main MenuProprocessorMeshingMeshVolumesFree, 弹出对话框，点“Pick A
22、ll” 。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)Main Menu Solution Define Loads Apply StructuralDisplacement On Areas, 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=p2a.Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Areas ,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
23、并输入值，点OK 。b. Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Areas ,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Main Menu Solution Solve Current LS六、后处理1.查看总体变形Main Menu General Postproc Plot Results Deformed shape选择Def+undeformed.2.查看应力分布图Main Menu General Postproc Plot Results Contour
24、 PlotNodal Solution, 在弹出的对话框中选：Nodal Solution Stress von Mises stress 3.查看位移分布图Main Menu General Postproc Plot Results Contour PlotNodal Solu,在弹出的对话框中选：Nodal Solution DOF Solution Displacement vector sum .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
25、BCDET311345280583313500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，FileImportPARA.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，PlotCtrlsStyleSolid Model Facets下拉框中 选择 Normal Face
26、tingOK, 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。Main MenuProprocessorElement Type Add/Edit/Delete 弹出对话框中后，点“Add” 。双弹出对话框，选“Solid”和brick“8 node 45”,点“OK”，退回到前一个对话框。 2.设置单元选项点“Element Type”对话框中的“Options”K5处选：Nodal stree(表示需要额外输出单元节点应力)3.定义材料属性Main MenuProprocessorMaterial PropsMaterial Models. 弹
27、出对话框，双击StructuralLinerElasticIsotropic。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Main MenuProprocessorMeshingSize Cntrlssmart Sizebasic, 弹出对话框，输入单元边长为: 5 2.划分网格Main MenuProprocessorMeshingMeshVolumesFree, 弹出对话框，点“Pick All” 步骤四 对整个图形进行加载和求解1. 定义位移约束Main Menu Solution Define Loads Apply
28、Structural Displacement On Areas ,选取较大面键槽的两边进行约束。2. 加均布载荷P=M/(LA)=1.667MPaMain Menu Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Areas ,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Main Menu General Postproc Plot Results Deformed shape选择Def+undeformed.2.查看应力分布图Main Menu General Postproc Plot Resul
29、ts Contour PlotNodal Solution, 在弹出的对话框中选：Nodal Solution Stress von Mises stress 3.查看位移分布图Main Menu General Postproc Plot Results Contour PlotNodal Solu,在弹出的对话框中选：Nodal Solution DOF Solution Displacement vector sum .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
30、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。在完成课设作业的同时，我们需要查阅大量的资料了解软件操作的基本步骤方法，上网寻找相关实例，力求尽量多的掌握ANSYS的运用操作，将实际问题解决得圆满。由于此软件属全英文版本，因而我们的英文水平在此亦显得十分重要。在完成课设的整个过程中，我们遇到了太多的问题，不管你是多么仔细认真，然而一步错就将前功尽弃，这是软件本身的不足，更是对我们严谨科
31、学态度的检验。于是，我们一遍又一遍，带着十二分的小心，但仍然存在这样或那样的问题。可是，请教老师并不是一件十分方便的事，这时我们往往需要自己寻找问题的所在，或是和同学一起交流讨论。可能由于准备得比较充分，我完成此次课设作业还算顺利。其中遇到的最大问题就是曲面上载荷的施加，于是我经过一番努力，重新制图并换算等价载荷，最终总算顺利解决了之类的全部难题。重新回看这三周的CAD/CAM课程设计，我认识到了自己的一些不足，同时也看到了一些好的东西。我不仅学到了ANSYS的一些操作技巧，也学到了一种解决问题的方法，更领悟到了一些内在的东西。作为一位机械工作者，我们需要具备一种好的品质，培养严谨负责的工作态度，置身于集体协调互助将难题解决得圆满！
