cadcae课程设计答案

1、CAD/CAE软件实践课程设计专业：机械设计制造及自动化班级：机械10803序号:4号姓名：范晔指导教师：王鹏老师起止日期：2012年2月13日至2月24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）ABCDq4226569660260（1）前处理步骤一创建几何实体模型1. 生成关键点。Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints >in Active CS输入

2、节点1（0,0）点Apply依次输入 2（0.113,0）3（0.226,0）4（ 0.226，-0.056）5（ 0.13，-0.056）6（ 0，-0.15）输完点OK2. 连线Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines >in Active CS用光标点1，2点，连成直结；再依次点击（2,3），（ 3，4），（ 4，5），（ 5，6）连完点“OK3.生成一个面。Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrar

3、y >By lines点击 6 条线段，结果如图：4，生成两个圆建立左边的大圆MainMenu >Proprocessor>Modeli ng>Create>Areas>Circle>Solid Circles.输入：WPX=0.05WPY=-0.05 RADIUS=0.03 点 Apply建立右边的小圆MainMenu >Proprocessor>Modeli ng>Create>Areas>Circle>Solid Circles.输入： WP X=0.178WPY=-0.028 RADIUS=0.015 点 O

4、K5在总体中减去2个圆Main Menu >Proprocessor>Modeli ng>Operate>Boolea ns>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”，再点左边的大圆，同样方法减去右边的小圆，再点OK” ，结果如图步骤二进行单元属性定义1定义单元类型。Main Menu >Proprocessor>Eleme nt Type >Add/Edit/Delete弹出对话框中后，点Add ”。双弹出对话框，选 Solid ”和8 node82”,点OK”，退回到前一个对

5、话框。2. 设置单元选项点 Element Type ”对话框中的 Options ”K3处选：Plans strs （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. 定义材料属性Main Menu>Proprocessor>Material Props>Material Models. 弹出对话框，双击Structural>Liner>Elastic>lsotropic 。输入弹性模量 2E11 和 泊松比 0.25,OK1IVi d UsFmp MatenJ M

6、odel Hehwior3.定义实常数ANSYSd亠jg| FaMtiM 聲 Stnjdturd 含 L ft6ar 营治UdLrsar EwtropK 恆stsrT Frope rtRS- For M-stenaJ NuW&er 2J磁¥Df：匚ancW2 L uitm IwnFr叩iPmfirrtms; fnr Mtrri.il Nm.,r "Main Menu>Preprocessor>Realcon sta nts>Add/edit/delete在弹出的对话框中选Add再选Type1d，点OK步骤三对右边矩形单元定义载荷。> Pres

7、sure > OnMain Menu >Solution> Define Loads >Apply >StructuralLin es,选择需要加分布力的直线，如下图所示 在弹出的对话框中输入所加分布力的大小260000,点ok。结果如图:ARE ISTYPE NUMANFEB IS 2012步骤四 对整个图形进行加载Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Structual Displacement>On lines弹出对话框。用光标点击线段（1,6） , OK ”弹出对话框。选All DOF ”

8、VALUE 栏中输入0。结果如图：步骤六对整个图形进行网格划分及求解。1 .定义网格（单元）尺寸Mai n Menu >Proprocessor>Meshi ng>SizeCn trls>Ma nual Size>Areas> AllAreas,弹出对话框，输入单元边长为：0.0032. 划分网格Main Menu>Proprocessor>Meshing>Mesh>Areas>Free,弹出对话框，点 PickAll”结果如图： 3求解Main Menu >Solution> Solve >Current L

9、S(2) 后处理1. 查看总体变形Main Menu >Ge neral Postproc >Plot Results > Deformed shape选择 Def+undeformed则会出现变形前后的图形2查看位移分布图Mai n Menu >Ge neralPostproc >PlotResults >Co ntour Plot>Nodal Solu, 在弹出的对话框中选：Nodal Solution> DOF Solution > Displacement vector sumNODAL SOLUTIOHANFEB 15 2012S

10、UB =1TIMETU5U11(AVGjtgyg* 口DHX 773E-O5SffX »/713E-O5172E-0S.343E-OS,51SE-05859E-0625SE-D5429E-056D1E-05-T73E-053. 查看应力分布图Mai n Me nu >Gen eral Postproc >Plot Results > Con tour Plot>Nodal Solutio n,在弹出的对话框中选：Nodal Solution> Stress >von Mises stress 或 1st Principal stress4. 查看应

11、力和形变数据在弹应力情况 Main Menu >General Postproc >List Results >Nodal Solution.出的对话框中选：Nodal Solution> Stress >von Mises stress显示下列数据A- X0* 凹H?ri<Rw Px#«*vi： Msnfltffc |i#| Q|0|«|TAHS巧 T«fc¥®J出ftrwjwl quit|酿 rR'JSOL Command.iste+or?'. ； ： t j -. y ,'.ti

12、iE+Q?'8203£+07.SSeE+Dr?74£*OTs 6D9EtD?J* PCrftTl hMDA. £TRE-£& .l£TIHti FdwfirCkrdililiiCti la &EE 】_y En-albldSIS3(3glHT九B.37H77E+B7B.37077E+P7 fl34533E+tf?7If 詔4Rk昭弓汕E+RT7-Qn1b&4IE+Q&H.SSltZE+ia?日273ftHE*fl7G-B.3572BE+ff?79Z3.3孔 STZE+ff? flZSBSHE*«

13、7厲亂g乐評（gd电R嚼屈i丙此恥.阿叩»£(1190 輔1QB.2«2E+BT? 63&459E+ff?17肌魁昕忌BfT畀-lT3a!«叫貓旧耶騒+即昶”兀啪7d4B.aTaiE+li?27.1B0-272:i»E+Bf7 fl272&4E 呻 71 fiB.275L&E-«-B7H73.SB-ENIEMB.27S15E+07 «Z7SH7E HJ7ll；A MR.9A.AAAfl仏2砖首曽R+j»7 0®9f；59n 购ZBB.273£7E+IT72 375.1孔阳

14、购B.273t7E+Bf7 日S7355E+W7語a*臥t-413.2if.wmiHPHU闻UH24B.2i£B2BE+R!72134.2Ri.EKliM乳2£血圧E+B7 fl2&»1REB7Z6-1513u9BL 阳 DHB.21B4E+B7 flZ1BS7£*fl7LOAD ETEP- 1 SUBETE?- 1 line-LCffinhNQDAL FEERULTB AltE P&R vMiTEftlAL 1EdJ P-dili UfwrdtkmHEl S4N-I-KC Operitbw 赳| Load LmheEl Chedk He

15、w SMoeaas? I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）ABCDEF4205945911048635材料力学公式分析过程: 模型简化：由静力平衡方程求出支座反力竖直方向：Fra + Frb =2F以 A 为距心：205F+115OF=1265 Frb联系方程组解得：Fra =32.5KN Frb =37.35KN从而可得：在 1-1 截面处：M1=6.6625KN.M在 2-2 截面处:M2=

16、4.875 KN.M在 3-3 截面处：M3=6.4975KN.M在 4-4 截面处:M4=4.3125KN.M由上数据可见，弯矩最大在1处，但2、3处直径变小，所以需校核1、2、3三 处。由于许用强度是100Mpa，截面3不符合强度要求，即截面3是危险截面。Ansys软件分析：(1)前处理步骤一创建几何实体模型1. 创建关键点Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints >in Active CS输入节点1(o,o)点Apply再依次输入 2( 0,0.04)，3( 0.05,0.04)，4( 0.05,0.0

17、455)，5( 0.15,0.0455)，6( 0.15,0052)， 7( 0.205,0.052)，8( 0.260,0.052)，9( 0.260,0.043)， 10( 1.095,0.043)，11( 1.095,0.052)， 12( 1.15,0.052)，13( 1.205,0.052)，14( 1.205,0.055)，15( 1.215,0.055)，16( 1.215,0.040)， 17( 1.265,0.04)， 18( 1.265,0)2. 连线Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>L

18、ines >in Active CS 输入 1,2 点 Apply,依次连接18个点。3. 建面Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary >By lines结果如图：4璇转Main Menu>Proprocessor> Modeling>Operate>Extrude>Areas >About Axis,弹岀对话框中后，点面积,OK，再点对称线(1,18) ,OK在弹岀的对话框中输入ARC “360”点ok步骤二进行单元属性定义1定义单元类型Main

19、 Menu >Proprocessor>Eleme nt 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 Menu>Proprocessor>Material Props>Material Models.弹出对话框，双击Structural>Liner>

20、Elastic>lsotropic 。输入弹性模量 2.09E11 和泊松比 0.269 点 击ok。步骤三加集中力Main Menu >Soluti on> Define Loads >Apply >Structural > Force/Mome nt> Onkeypoints,选择关键点7,输入丫方向的力-35000N，同样的方法，选择关键点 12，输入丫方向的力-35000N步骤四.对整个图形进行网格划分1 .定义网格（单元）尺寸Ma in Menu >Proprocessor>Meshi ng>sizec ntrls>s

21、martsize>basic在弹出的对话框中选择LVL 5”2. 划分网格Main Menu>Proprocessor>Meshing>Mesh>Volumes>Free, 弹出对话框，点Pick All ”步骤五对整个图形进行加载和求解1 . Main Menu >Solution> Define Loads >Apply >Structural>Displacement > On Areas,选最左边端面，OK,在对话框中选择ALL DOF, VALUE输入0点OKE Rrdenm Prtpl-Ktffidr 曰 Sa

22、tutlon曰 Dehrie Lodi-63 轧ttfrnflj 0阳阴 曰 MnicturM 目 DifpUf 亡nrieM$ On Lln»OriKe$fpo4n£i J1 Uh Mod« 尹On No血匚mp* 田 SynvnrtFY BUC (3 ArnlnyiWwii BX., 田 Fme/Mmient 田 Pre?svc 田 Tent pet Miitc S Irmfli4 IS Pbriiwn Sectn 口 Gen Plane 5<F-avi Q FNI wrE Fldd Volume bitr 口 JihImII LoncM'n 回

23、 Laad Vcctdv E FuiKtwnfH Oterdte Q Lv«d Step OpIi E 5E Manwment (CMS) H RehjIIs-叶thiv中El 5dveBl M-mtuhI Hezoemfl El Muiti-nrlilM UpELEJCEJ1T7H 曲口甲 UJRDT Cui fir Mi(GA ApUyUDT ArWL-sbZ DQFstn tfl coffitr-Bwd审 Constant val-E then:FEE 2Q 2012 l>5；3?iQl型同样万法选择右边端面，限制 UY和UZ, VALUE输入02. 求解Main Men

24、u >Solutio n> Solve >Curre nt LS(3) 后处理1 查看总体变形Main Menu >Ge neral Postproc >Plot Results > Deformed shapeDef+un deformed,DISPLACEMEHTSTEP-1SUB7IME-17NFEB 17 2QL22.查看位移分布图DHX -,526E-03Main Menu >General Postproc >Plot Results > Contour Plot>Nodal Solu,在弹出的对话框中选：Nodal So

25、lution> DOF Solution > Displacement vector sum3. 查看应力分布图Main Menu >General Postproc >Plot Results > Contour Plot>Nodal Solution, 在弹出的对话框中选：Nodal Solution> Stress >von Mises stress 或 1st Principal stress4.查看应力和形变数据应力情况Mai n Me nu >Gen eral Postproc >List Results >Noda

26、l Solutio n,在弹出的对话框中选：Nodal Solutio n> Stress >vo n Mises stress显示下列数据第三题（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，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)ABCDEF457R294518128000(1)前处理步骤一创建几何实体模型1. 在Solidworks中保存.x-t文件2. 用ANSYS打开x-t文件。Plotctrls>styl

27、e>solid model facets>normalfaceting再点右键选REPORT，得到步骤二进行单元属性定义1定义单元类型。Main Menu >Proprocessor>Eleme nt 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 Menu>Propr

28、ocessor>Material Props>Material Models.弹出对话框，双击Structural>Liner>Elastic>lsotropic 。输入弹性模量和泊松比点击 ok。步骤三对整个图形进行网格划分1 .定义网格（单元）尺寸弹出对话Main Menu >Proprocessor>Meshi ng>Size Cn trls>smart Size>basic,框，输入单元边长为：32.划分网格点 “ Pick AllMain Menu>Proprocessor>Meshing>Mesh>

29、Volumes>Free,步骤四 对整个图形进行加载和求解1. 定义位移约束（对四个螺栓限制约束）Main Menu >Solution> Define Loads >Apply >Structural>Displacement > On Areas,在弹岀对话框中选 Circle，以小孔中心为圆心画圆，将圆周边刚好划入，0K.。在弹岀的对话框中选全约束，输入值为:0。用同样的方法，对其它三个孔加全约束.。2. 加载荷Main Menu >Solution> Define Loads >Apply >Structural >

30、; Pressure > On Areas ,选取要加载的点OK。弹岀对话框后，输入值8000，点OK3. 求解Main Menu >Solution> Solve >Current LS（2）后处理1.查看总体变形Main Menu >General Postproc >Plot Results > Deformed shape2查看位移分布图Main Menu >General Postproc >Plot Results > Contour Plot>Nodal Solu,在弹出的对话框中选：Nodal Solution&

31、gt; DOF Solution > Displacement vectorsum3查看应力分布图在弹出的对话框在弹出的对话Main Menu >General Postproc >Plot Results > Contour Plot>Nodal Solution, 中选：Nodal Solution> Stress >von Mises stress4. 查看应力和形变数据应力情况Main Menu >General Postproc >List Results >Nodal Solution,框中选：Nodal Solutio

32、n> Stress >vo n Mises stress显示下列数据四、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）ABCDET444342824241600前处理建立几何模型1 将solidworks中建好的模型保存为“ x-t”格式，再导入 ansys中:UtilityMenu>File>lmport>PARA 得图JLREJlSTYPE NUHANFEB 24 2012137:01/File: 、桌 面壬anye x_t2

33、.将导入模型转化为实体：Utility Menuplotctrls > stylesolid modelFacets弹出对话框后选中“ Normol Faceting ” 点 OK 得图：A.REA3TYPE NUMANFEB 24 201219M2rile1 B± anye * x_t二 定义单元类型，划分网格，加载并求解1定义单元类型Main Menu>Proprocessor>Element Type >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

34、。2定义材料属性Main Menu>Proprocessor>Material Props>Material Models.弹出对话 框，双击 Structural>Liner>Elastic>lsotropic。输入弹性模量 2E11 和泊松比 0.2693划分网格 Main Menu>Proprocessor>Meshing>Size Cntrls>smart Size>Basic，弹 出对话框，选“3,并点0K. Main Menu>Proprocessor>Meshing>Mesh>volumes

35、>Free,弹出对话框，点“Pick All。”所得结果如图：4加载和求解 定义分析类型：Main Menu 'Solution > Analysis Type > New Analysis, 选择Static 坐标转化： Workplane > change active cs to > global cylindricaly再点选 Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Node>rotate ode cs>to active cs >pick all0 定义位移约束：Main Menu >Solution> Define Loads >Apply >Structural >Displacement >On areas,选中左边的键槽一个约 束的面及内圆弧面，弹出下面的对话框中，分别