CAD课设.docx

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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）

A

B

C

D

q

45

306

70

176

Ф60

260

一..定义单元类型

MainMenu/Preprocessor/ElementType/Add/Edit/Delete,弹出对话框后，点“Add”。

双弹出对话框，选“Solid”和“8node82”然后点“OK”，退回到前一个对话框。

二、定义单元材料属性

选MainMenu/preprocessor/MaterialProps/MaterialModels，弹DefineMaterialModelBehavior对话框，在右边的MaterialModelsAvailable框中选择Structural/Liner/Elastic/Isotropic选项双击Isotropic标识弹出LinearIsotropicPropertiesforMaterialNumber1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

X

Y

Z

1

0

0

0

2

153

0

0

3

306

0

0

4

306

-70

0

5

130

-70

0

6

0

-150

0

MainMenu/Preprocessor/modeling/Create/Keypoints/inActiveCS,弹出下示对话框，输入坐标值。

生成直线：

运行主菜单MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>StraightLine命令，依次点击关键点再点击OK完成。

（2）.建立平面

MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>Bylines按顺序选中各直线，OK。

（3）画两个小圆平面

MainMenu/Preprocessor/modeling/Create/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/Meshing/SizeCntrls/ManualSize/Areas/AllAreas,弹出对话框，输入单元边长：

3。

划分网格:

MainMenu/Preprocessor/Meshing/Mesh/Areas/Free,弹出对话框，点击“PickAll

四、加载和求解

1、定义分析类型

MainMenu/Solution/AnalysisType/NewAnalysis,选择Static。

2、定义约束

MainMenu/Solution/DefineLoads/Apply/Structural/Displacement/OnLines左边竖直线，点击OK，弹出对话框选择AllDOF。

3、加载荷

MainMenu/Solution/DefineLoads/Apply/Structural/Pressure/OnLine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OK

4、求解

MainMenu/Solution/Solve/CurrentLS在弹出的对话框中选择OK按钮

五、后处理

1、查看总体变形

MainMenu/GeneralPostproc/PlotResults/Def+undefedge,弹出的对话框点击OK。

结果如下图：

2、查看位移分布图

MainMenu/GeneralPostproc/PlotResults/ContourPlot/NodalSolu,在弹出的对话框中选择NodalSolution/DOFSolution/Displacementvectorsum,单击OK。

3、查看应力分布图

MainMenu/GeneralPostproc/PlotResults/ContourPlot/NodalSolu,在弹出的对话框中选：

NodalSolution/Stress/vonMisesstress或1stPrincipalstress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

45

215

935

92

102

88

40

（1）

2

2

理论计算:

1模型简化:

4

4

3

3

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=36.5KNFB=43.5KN

M（A）=0,M（B）=0,M

（1）=FA×225×10-3=8.19KN.M

M

（2）=FB×115×10-3=5.01KN.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（225×10-3-110×10-3/2）=6.19KN.M

M（3）=FA（225×10-3+110×10-3/2）-40（110×10-3/2）=8KN.M

经计算1=79MP,3=128MP,4=84MP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。

<一>参数设置

单元类型：

MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delet命令，弹出ElementTypes对话框，单击Add按钮新建单元类型，弹出LibraryofElementTypes对话框，先选择单元大类为solid，接着选择10node92，单击OK按钮，完成单元类型选择。

材料属性：

运行主菜单MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels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StructureLinear>Elastic>Isotropic。

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。

<二>建模

节点号

1

2

3

4

5

6

7

8

17

X=0

（y,z）

（0,0）

（35,0）

（35,100）

（46,100）

（46,220）

（51,220）

（51,330）

（43．,330）

（51，1200）

节点号

10

11

12

13

14

15

16

9

18

X=0

（y,z）

（51,1145）

（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MainMenu>Preprocessor>Modeling>

Create>Keypoints>InActiveCS命令，在对话框中分别输入

（2）生成直线：

运行主菜单MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>StraightLine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MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>ByLines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MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Extrude>Areas>AboutAxis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。

<三>划分网格

运行主菜单MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshTool命令，出现MeshTool菜单，选中SmartSize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PickAll按钮，系统将自动完成网格划分，如下图

<四>加载

（1）显示面：

运行下拉菜单UtilityMenu>Plot>Areas,把图形显示为面。

（2）施加约束：

运行主菜单MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnAreas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AllDOF约束所有自由度，在DisplacementValue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/OnKeypoints,弹出对话框后选择所受载荷的点，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

<五>求解计算及结果

运行主菜单MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS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“Solutionisdone”，在单击Close按钮完成求解。

6、后处理

（1）、查看总体变形

MainMenu/GeneralPostproc/PlotResults/Deformedshape,弹出的对话框点击OK。

结果如下图：

（2）、查看位移分布图

MainMenu/GeneralPostproc/PlotResults/ContourPlot/NodalSolu,在弹出的对话框中选择NodalSolution/DOFSolution/Displacementvectorsum,单击OK

（3）、查看应力分布图

MainMenu/GeneralPostproc/PlotResults/ContourPlot/NodalSolu,在弹出的对话框中选：

NodalSolution/Stress/vonMisesstress

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Φ18凸台承受F1作用力，同时Φ16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）

A

B

C

D

F1

F2

45

84

Ф17

8

40

900

1700

（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。

MainMenu>Proprocessor>ElementType>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。

2.设置单元选项

点“ElementType”对话框中的“Options”

K5处选：

Nodalstree（表示需要额外输出单元节点应力）

3.定义材料属性

MainMenu>Proprocessor>MaterialProps>MaterialModels.弹出对话框，双击Structural>Liner>Elastic>Isotropic。

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

MainMenu>Proprocessor>Meshing>SizeCntrls>smartSize>basic,弹出对话框，输入单元边长为:

3

1.划分网格

MainMenu>Proprocessor>Meshing>Mesh>Volumes>Free,弹出对话框，点“PickAll”

四.加载和求解

１.定义分析类型

MainMenu>Solution>AnalysisType>NewAnalysis,选择Static

2.定义位移约束

MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Displacement>OnAreas,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

MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Pressure>OnAreas,选取沿A向Φ18凸台加载的.点OK。

弹出对话框后,输入值，点OK

MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Pressure>OnAreas,对Φ16孔加载，点OK。

弹出对话框后,输入值，点OK

3.求解

MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS

（2）后处理

1.查看总体变形

MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>Deformedshape

2.查看应力分布图

MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolution,在弹出的对话框中选：

NodalSolution>Stress>vonMisesstress

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）

A

B

C

D

E

T

45

Ф130

Ф58

Ф75

64

30

14250

1、使用三维建模软件proe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

MainMenu/Preprocessor/ElementType/Add/Edit/Delete,弹出对话框后，点“Add”。

双弹出对话框，选“Solid”和“10node92”,点“OK”，退回到前一个对话框

3、定义单元材料属性

选MainMenu/preprocessor/MaterialProps/MaterialModels，弹出DefineMaterialModelBehavior对话框，在右边的MateriaModelsAvailable框中选Structural/Liner/Elastic/Isotropic选项双击Isotropic标识

弹出LinearIsotropicPropertiesforMaterialNumber1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

MainMenu>Preprocessor>MeshTool，弹出对话框，勾选SmartSize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PickAll按钮，生成有限元网

6、加载和求解

（1）、定义分析类型

MainMenu/Solution/AnalysisType/NewAnalysis,选择Static。

（2）、定义约束

MainMenu/Solution/DefineLoads/Apply/Structural/Displacement/OnAreas,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AllDOF。

（3）、加载荷

MainMenu/Solution/DefineLoads/Apply/Structural/Pressure/OnAreas,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

MainMenu/Solution/Solve/CurrentLS在弹出的对话框中选择OK按钮

6、后处理

（1）、查看总体变形

MainMenu/GeneralPostproc/PlotResults/Deformedshape,出的对话框点击OK。

结果如图：

2）、查看位移分布图

MainMenu/GeneralPostproc/PlotResults/ContourPlot/NodalSolu,在弹出的对话框中选择NodalSolution/DOFSolution/Displacementvectorsum,单击OK

（3）、查看应力分布图

MainMenu/GeneralPostproc/PlotResults/ContourPlot/NodalSolu,在弹出的对话框中选：

NodalSolution/Stress/vonMisesstress或1stPrincipalstress