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11001班序号： 27姓名：夏忠伟指导教师：魏巍、王利成起止日期：2014年2月18日至3月9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 q27 272 58 142 Ф58240 （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输入节点1(0,0) 点Apply依次输入2(120,96）3(272,96）4（272，150）5（0，150）输完点OK2.连线Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines >Straight Line用光标点1，2点，连成直结；再依次点击（2, 3），（3，4），（4，5）连完点“OK”3.生成一个面。
Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary >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>Modeling>Create>Areas>Circle>Solid Circles. 输入: WPX=50 WPY=100 RADIUS=30点Apply建立右边的小圆MainMenu>Proprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>Solid Circles.输入: WP X=178 WPY=122 RADIUS=15点OK5在总体中减去2个圆Main Menu>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”，再点左边的大圆和右边的小圆，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>Element 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“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.定义实常数Main Menu>Preprocessor>Real constants>Add/edit/delete在弹出的对话框中选Add再选Type1d，“THK”值输入“5”，点OK4.定义材料属性Main Menu>Proprocessor>Material Props>Material Models. 弹出对话框，双击Structural>Liner>Elastic>Isotropic。
输入弹性模量21000和泊松比0.3，点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 Menu>Proprocessor>Meshing>Size Cntrls>Manual Size>Areas> All Areas, 弹出对话框，输入单元边长为: 32. 划分网格Main Menu>Proprocessor>Meshing>Mesh>Areas>Free, 弹出对话框，点“Pick All”结果如图：步骤四对整个图形施加约束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”,VALUE 栏中输入0 。
结果如下图：步骤五对右边矩形单元定义载荷。
Main Menu >Solution> Define Loads >Apply >Structural > Pressure > On Lines,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“26”（N/mm）,点ok。
结果如图：Main Menu >Solution> Solve >Current LS（2） 后处理1. 查看总体变形Main Menu >General 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Main Menu >GeneralPostproc >PlotResults >Contour Plot>Nodal Solu,在弹出的对话框中选：Nodal Solution> 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1stPrincipal stress4. 查看应力和形变列表数据应力情况Main Menu >General Postproc >List Results >Nodal Solution, 在弹出的对话框中选：Nodal Solution> Stress >von Mises stress 显示下列数据形变情况Main Menu >General Postproc >List Results >Nodal Solution, 在弹出的对话框中选：Nodal Solution> DOF Solution>Displacement vector sum显示下列数据5. 结果分析a.通过查看位移云图可知，远离固定约束的最末端形变量最大，这和理论分析相符合；b.查看应力云图得知，在平板下端的拐点处应力最为集中，是需要进行强度校核的。
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 36 210 940 92 102 90 20 27200950921028625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：RA F + RB F =2F以A 为距心：225F+1150F=1265RB F联系方程组解得：RA F =31.96 KN RB F =38.04 KN 从而可得:在1-1截面处: M1=7.191KN.M 在2-2截面处:M2=5.4332KN.MA1 1B4 43 322在3-3截面处:M3=7.0238KN.M在4-4截面处:M4=4.379KN.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。
MpadM Mpad M Mpad M 877.9133273.440232824.77132333322311=⨯⨯==⨯⨯==⨯⨯=πσπσπσ许用强度是100Mpa ，截面3受到的弯曲应力最大,因此截面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 (0,0) 点Apply 再依次输入2（0,46），3（100,46），4（100,45.5），5（220,45.5），6（220,49），7（275,49），8（330,49），9（330,46），10（1145,46），11（1145,49），12（1200,49），13（1255,49），14（1255,52），15（1265,52），16（1265,40），17（1365,40），18（1365,0）2.连线Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines >Straight Line 选中1,2点Apply,依次连接18个点。
3.建面Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary >By lines 选中所有线段，点击OK 结果如图：4.旋转Main Menu>Proprocessor> Modeling>Operate>Extrude>Areas >About Axis, 弹出对话框中后，点面积,OK，再点对称线（1,18）,OK在弹出的对话框中输入ARC“360”点ok步骤二进行单元属性定义1定义单元类型。
Main 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“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>Elastic>Isotropic。