CAD课设.docx

1、CAD课设CAD/CAE软件实践课程设计第一题（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）ABCDq453067017660260一.定义单元类型Main Menu/Preprocessor/Element Type/Add/Edit/Delete,弹出对话框后，点“Add”。双弹出对话框，选“Solid”和“8 node 82” 然后点“OK”，退回到前一个对话框。二、定义单元材料属性选Main Menu/preprocessor/Material

2、Props/Material Models ，弹DefineMaterialModelBehavior 对话框，在右边的Material Models Available框中选择Structural/Liner/Elastic/Isotropic选项双击Isotropic标识弹出Linear Isotropic Properties for Material Number1对话框。在弹性模量EX文本框中输入2e11，在泊松比PRXY文本框中输入0.3. 这就定义了一种材料属性：选择材料的类型为Q235三、建立模型(1).建立关键点各点坐标如下表：点数XYZ1000215300330600430

3、6-7005130-70060-1500Main Menu/Preprocessor/modeling/Create/Keypoints/in Active CS,弹出下示对话框，输入坐标值。生成直线：运行主菜单Main MenuPreprocessorModeling CreateLinesStraight Line命令，依次点击关键点再点击OK完成。(2).建立平面Main MenuPreprocessorModelingCreateAreasArbitrary By lines 按顺序选中各直线，OK。（3）画两个小圆平面MainMenu/Preprocessor/modeling/Cr

4、eate/Areas/Circle/SolidCircle在弹出的对话框中的WPX，WPY，Radius文本框中依次输入“50”， “-50”， “30”，点击Apply按钮，然后再依次输入“218”， “-35”， “15”，点击OK按钮。如图，这就生成了两个圆平面。（4）运用布尔运算形成两个孔MainMenu/Preprocessor/modeling/Operate/Booleans/Subtract/Areas弹出对话框后先选择最大的平面，点击Apply，然后选择两个小圆平面，单击OK。即形成圆孔。如下图所示 (5)划分网格定义网格尺寸MainMenu/Preprocessor/Mes

5、hing/SizeCntrls/ManualSize/Areas/All Areas,弹出对话框，输入单元边长：3。划分网格:Main Menu/Preprocessor/Meshing/Mesh/Areas/Free,弹出对话框，点击“Pick All四、加载和求解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 Lines左边竖直线，点击OK，弹出对话框选择All DOF。3、加

6、载荷MainMenu/Solution/DefineLoads/Apply/Structural/Pressure/On Line弹出对话框后选择所受载荷的线，点OK后弹出另外一对话框，在两个文本框中输入340，点击OK4、求解Main Menu/Solution/Solve/Current LS在弹出的对话框中选择OK按钮五、后处理1、查看总体变形Main Menu/General Postproc/Plot Results/Def+undef edge,弹出的对话框点击OK。结果如下图：2、查看位移分布图Main Menu/General Postproc/Plot Results/Con

7、tour Plot/Nodal Solu,在弹出的对话框中选择Nodal Solution/DOF Solution/Displacement vector sum,单击OK。3、查看应力分布图Main Menu/General Postproc/Plot Results/Contour Plot/Nodal Solu,在弹出的对话框中选：Nodal Solution/Stress/von Misesstress或1st Principal stress单击OK。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

8、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）ABCDEF45215935921028840(1) 22理论计算:1模型简化:4433在竖直方向:FA+FB=2F以A点为矩心:215F+1150F=1265FB联立方程可以得到: FA=36.5KN FB=43.5KNM(A)=0,M(B)=0,M(1)=FA22510-3 =8.19KN.M M(2)= FB115 10-3=5.01 KN.M连接M(A)、M(B)、M(1)、M(2)作图：由弯矩图可知危险截面可能发生在1-1截面，M(4)= FA(22510-3-11010-3/2)= 6

9、.19KN.M M(3)= FA(22510-3+11010-3/2)-40(11010-3/2)=8KN.M经计算1=79MP, 3=128 MP, 4=84 MP 可知危险截面是3-3截面.(2)前处理以零件最左端中心点为坐标原点，建立空间直角坐标系。 参数设置单元类型：Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delet命令，弹出Element Types对话框，单击Add按钮新建单元类型，弹出Library of Element Types对话框，先选择单元大类为solid，接着选择10 node 92，单击OK按钮，完成单元类型选择。材料属性

10、： 运行主菜单Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Models命令，系统显示材料属性对话框。在材料属性对话框中依次选择StructureLinearElasticIsotropic。完成选择后，弹出材料属性输入对话框，分别输入弹性模量2.1e1，泊松比0.3，单击OK按钮完成材料属性输入。 建模节点号1234567817X=0(y,z)(0,0)(35,0)(35,100)(46,100)(46,220)(51,220)(51,330)(43,330)（51，1200）节点号10111213141516918X=0(y,z)(51,1145)

11、(51,1255)(55,1255)(55,1265)(35,1265)(35,1365)(0,1365)（43,1145）（51，275）（1）绘制关键点：运行主菜单Main MenuPreprocessorModeling CreateKeypointsIn Active CS命令，在对话框中分别输入(2)生成直线：运行主菜单Main MenuPreprocessorModeling CreateLinesStraight Line命令，依次点击关键点再点击OK完成。(3)生成平面：运行主菜单Main MenuPreprocessorModeling CreateAreasArbitrar

12、yBy Lines命令，依次点击各条直线，再点击OK完成。(4)旋转生成零件：运行主菜单Main MenuPreprocessorModelingOperateExtrudeAreasAbout Axis命令，选取整体再选2点，OK，在弹出的对话框中ARC项输入360，再单击OK按钮完成。划分网格 运行主菜单Main MenuPreprocessorMeshingMesh Tool命令，出现Mesh Tool菜单，选中Smart Size并将其水平值设为3,形状选Tex。单击Mesh按钮划分网格，在出现的对话框中单击Pick All按钮，系统将自动完成网格划分，如下图加载（1） 显示面：运行下

13、拉菜单Utility MenuPlotAreas,把图形 显示为面。（2） 施加约束：运行主菜单Main MenuSolutionDefine LoadsApplyStructuralDisplacementOn Areas命令，出现拾取菜单，选择零件左右两端圆柱面单击OK确定，出现约束定义对话框，选择All DOF约束所有自由度，在Displacement Value选项输入0，在单机OK在按钮，完成约束定义。3）、加载荷MainMenu/Solution/DefineLoads/Apply/Structural/Force/Moment/On Keypoints,弹出对话框后选择所受载荷的

14、点，点OK后弹出另外话框，选择UX，文本框中输入40000，单击OK。加载后图形如下求解计算及结果 运行主菜单Main MenuSolutionSolveCurrent LS命令，出现菜单中单击OK按钮确定，计算机开始进行求解，求解后出现“Solution is done”，在单击Close按钮完成求解。 6、后处理（1）、查看总体变形Main Menu/General Postproc/Plot Results/Deformedshape,弹出的对话框点击OK。结果如下图：（2）、查看位移分布图Main Menu/General Postproc/Plot Results/Contour P

15、lot/Nodal Solu,在弹出的对话框中选择NodalSolution/DOFSolution/Displacement vector sum,单击OK（3）、查看应力分布图Main Menu/General Postproc/Plot Results/Contour Plot/Nodal Solu,在弹出的对话框中选：Nodal Solution/Stress/von Misesstress第三题（常见零件）：一、如图所示零件，工作时该零件由图示2个螺栓（沉孔位置）固定在其它支座平面上，沿A向18凸台承受F1作用力，同时16孔承受向下F2作用力，零件材料为铸钢，图中长度单位为mm。建立

16、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）ABCDF1F24584178409001700(1)前处理步骤一 创建几何实体模型1.在PROE中保存iges文件点选文件保存副本选择iges格式保存。2.用ANSYS打开iges文件。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

17、“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. 弹出对话框，双击StructuralLinerElasticIsotropic。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. 定义网格(单元)尺寸Main MenuProprocessorMeshingSize Cntrlssmart Sizebasic, 弹出对话框，输入单元边长为: 3 1. 划分网格Main MenuProprocessorMeshingMeshVolu

18、mesFree, 弹出对话框，点“Pick All” 四. 加载和求解. 定义分析类型Main Menu Solution Analysis Type New Analysis, 选择Static2. 定义位移约束Main Menu Solution Define Loads Apply StructuralDisplacement On Areas, 在弹出对话框中选Circle 以小孔中心为圆心 画圆, 将圆周边刚好划入, OK. 在弹出的对话框中选全约束, 输入值为:0 2. 加载荷Main Menu Solution Define Loads Apply Structural Pres

19、sure On Areas ,选取沿A向18凸台加载的. 点OK。 弹出对话框后,输入值，点OKMain Menu Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Areas , 对16孔加载，点OK。弹出对话框后,输入值，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. 查看应力分布图Main Menu General Postproc Plot Results

20、 Contour PlotNodal Solution, 在弹出的对话框中选：Nodal Solution Stress von Mises stress 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，力单位N）ABCDET4513058756430142501、使用三维建模软件pro e 建模模型如下图1.在PROE中保存iges文件点选文件保存副本选择iges格式保存。2.用ANSYS打开iges文件。2、定义单元类型Main Menu/Preprocessor/E

21、lement Type/Add/Edit/Delete,弹出对话框后，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3、定义单元材料属性选Main Menu/preprocessor/Material Props/Material Models ，弹出Define Material Model Behavior 对话框，在右边的MateriaModels Available框中选Structural/Liner/Elastic/Isotropic选项双击Isotropic标识弹出Linear Isotropic Properties fo

22、r Material Number1对话框。在杨氏模量EX文本框中输入2e11，在泊松比PRXY文本框中输入0.3.这就定义了一种材料属性5.划分网格MainMenuPreprocessorMeshTool，弹出对话框，勾选Smart Size按钮，拖动其下的fine，Coarse滚动条到7的位置，单击Mesh按钮，弹出一个拾取框，单击Pick All按钮，生成有限元网6、加载和求解（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/Appl

23、y/Structural/Displacement/On Areas,弹出对话框后选择六个螺栓的圆柱面的下接触面，点击OK，弹出对话框选择All DOF。（3）、加载荷Main Menu/Solution/Define Loads/Apply/Structural/ Pressure/On Areas,弹出对话框后选择左端键槽的上半面，点OK后弹出另外一对话框，文本框中输入475，单击OK。同样的方法在右端键槽下半面加力，输入值,475，（这些力值是通过施加的扭矩换算过来的）（4）、求解Main Menu/Solution/Solve/Current LS在弹出的对话框中选择OK按钮6、后处理

24、（1）、查看总体变形Main Menu/General Postproc/Plot Results/Deformed shape,出的对话框点击OK。结果如图：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择Nodal Solution/DOF Solution/Displacement vector sum,单击OK（3）、查看应力分布图Main Menu/General Postproc/Plot Results/Contour Plot/Nodal Solu,在弹出的对话框中选：Nodal Solution/Stress/von Misesstress或1st Principal stress