CAD/CAE软件实践课程设计专业：班级：序号：姓名：指导教师：起止日期：2014年 2 月 17 日至 3 月9日目录第一题（平面问题） (2)第二题（简单三维问题） (7)第三题（常见零件） (16)常见零件（一） (16)常见零件（二） (23)课程设计小结 (30)《CAD/CAM/CAE软件实践》课程设计题目及要求机械11007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。
一、前处理步骤一创建几何实体模型1、依次点击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints >in Active CS输入节点1(0,0,0) 2(0,150,0) 3(117,150,0) 4(234,150,0) 5(234,86,0) 6(130,86,0)点OKMain Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines >Straight Line用光标点1，2点，2,3点，3，4点，4，5点，5，6点连成直结，点Apply；连完点“OK”Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary >By lines用光标分别点击各条边，全部点击完毕后点击OK，出现如下图形：2、建立两圆MainMenu>Proprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>Solid Circle 输入: WP X=50 输入: WP X=182WPY=100 WPY=118RADIUS=34 RADIUS=153、进行布尔运算，将两个圆从图形中除去MainMenu>Proprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Subtract>Areas弹出对话框后，用光标点基本（即总体），再点“OK”，再点要减去的部分，“OK”得到基本图形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 stress (表示选平面应力单元没有厚度)K5处选：Nodal stress(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>Isotropic。
输入弹性模量200000和泊松比0.3点击ok。
3.定义实常数由于是平面问题，故不需要定义是常数。
步骤三对整个图形进行网格划分及求解。
１. 定义网格(单元)尺寸MainMenu>Proprocessor>Meshing>SizeCntrls>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，用光标点基本，再点击对话框里的“Pick ”得到如下图形步骤四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,在弹出的对话框中输入所加分布力的大小34,点ok。
1.定义分析类型Main Menu>Solution>Analysis TypeLoads>Mew Analysis，选择Static.2.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 。
步骤五.求解Main Menu >Solution> Solve >Current LS二.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> 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 stress三、结果分析：由应力云图可知，最危险处的应力大于235MP，故此零件危险第二题（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。
（一） 理论计算模型简化:由M(A)=0和M(B)=0解得：RA F=27.7KN RB F =32.3KN从而可得:在1-1截面处: M1=27.7X155=4293.5N*m在2-2截面处:M2(MAX)=27.7X210=5817N*m 在3-3截面处:M3=27.7X265-30X55=5690.5N*m所以有δ1=32×M1／（π×d1×d1×d1）=60.02Mpaδ2=32×M2／（π×d2×d2×d2）=59.28MPaδ3=32×M3／（π×d3×d3×d3）=91.17MPa由于δ3最大即截面3是危险截面。
（二）ANSYS分析一.建模（用solidworks2012建模）并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，File→Import→PARA...→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，PlotCtrls→Style→Solid Model Facets→下拉框中选择Normal Faceting→OK, 鼠标右键选择Replot重生，即可看到实体了。
二、定义单元类型及其常数1、定义单元类型点击Main Menu>Preprocessor>Elemengt Type>Add/Edit/Delete，弹出窗口后，单击按钮，弹出如下图所示对话框在实体单元中选择8node 45单元。
2、定义材料属性2.1Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models 弹出对话框，依次点击Material Model Number1>Structural>Linear>Elastic>Isotropic 如下图所示然后弹出如下图所以对话框，输入弹性模量的值为2.1e11，泊松比为0.3。
三、划分网格1.定义网格尺寸Main Menu>Proprocessor>Meshing>Size Cntrls>SmartSize>Basic, 弹出对话框，选择:2。
2.划分网格Main Menu>Proprocessor>Meshing>Mesh>Volumes>Free,弹出对话框点“Pick All”，得到如图四、加载与求解1.定义分析类型Main Menu >Solution> Analysis Type >New Analysis 选择Static。
2.定义约束MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement > 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）MainMenu>Solution>DefineLoads>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30000点击OK按钮。
4.计算求解按顺序单击主菜单上的Solution>Solve>Current 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。
五.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 Plot>Nodal Solution, 在弹出的对话框中选：Nodal Solution> Stress >von Mises stress3.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> DOF Solution > Displacement vectorsum .六、结果分析：由应力图和理论分析可知，截面3是最危险处。