机械11004CADCAE软件实践课程设计Word文件下载.docx
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步骤一创建几何实体模型
1.建立关键点
依次点击MainMenu>
Preprocessor>
Modeling>
Create>
Keypoints>
inActiveCS，输入节点1（0,0）2（0,150）3（111,150）4（222,150）5（222,98）6（130,98）点击OK即可。
2.连成直线
MainMenu>
Lines>
Lines>
StraightLine
用光标点1、2点，2、3点，3、4点，4、5点，5、6点连成直结，连完点“OK”即可。
3.组成平面图形
Areas>
Arbitrary>
Bylines
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：
4.挖圆孔
先建立两个圆MainMenu>
Proprocessor>
Circle>
SolidCircles。
输入参数后如图所示。
输入:
WPX=50输入:
WPX=176
WPY=100WPY=124
RADIUS=28RADIUS=15
然后进行布尔运算，将两个圆从图形中除去
MainMenu>
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”
得到新的基本图形。
如下图
步骤二进行单元属性定义
1定义单元类型。
ElementType>
Add/Edit/Delete
弹出对话框中后，点“Add”。
双弹出对话框，选“Solid”和“8node82”,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”
K3处选：
Plansstress（表示选平面应力单元没有厚度）
K5处选：
Nodalstree（表示需要额外输出单元节点应力）
K6处选：
Noextraoutput.
3.定义材料属性
MaterialProps>
MaterialModels.弹出对话框，双击Structural>
Liner>
Elastic>
Isotropic。
输入弹性模量“2e11”和泊松比“0.3”点击“OK”即可。
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
Meshing>
SizeCntrls>
ManualSize>
AllAreas,弹出对话框，输入单元边长为:
3
2.划分网格
Mesh>
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。
步骤四加载与求解
1.定义分析类型
Solution>
AnalysisTypeLoads>
MewAnalysis，选择Static.
2.定义位移约束
MainMenu>
DefineLoads>
Apply>
Structural>
Displacement>
OnLines,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“AllDOF”,VALUE栏中输入0。
3.加载
Pressure>
OnLines,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24,点“OK”。
如下图所示
4.求解
Solve>
CurrentLS.
步骤五后处理
1.查看总体变形
GeneralPostproc>
PlotResults>
Deformedshape
选择Def+undeformed.
2.查看位移分布图
ContourPlot>
NodalSolu,
在弹出的对话框中选：
NodalSolution>
DOFSolution>
Displacementvectorsum.
3.查看应力分布图
NodalSolution,在弹出的对话框中选：
Stress>
1stPrincipalstress.
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。
数据（长度单位mm，力单位KN）
E
F
215
935
87
98
25
（一）理论计算
模型简化:
不同半径的截面所承受的弯矩不同，故将整根轴分成以下四个截面，如图所示：
3
根据理论力学和材料力学的知识可列出竖直方向力的平衡方程和轴的力矩方程
竖直方向：
+
=2F
以A为距心：
215F+1150F=1265
以B为距心：
115F+1050F=1265
联系方程组解得：
=27.63KN
=32.37KN
从而可得:
在1-1截面处:
M1=5.94kN·
m
在2-2截面处:
M2=4.42kN·
在3-3截面处:
M3=5.68kN·
在4-4截面处:
M4=3.72kN·
有上数据可见，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。
由材料力学的知识得：
由于许用强度是100Mpa，截面3的值
最大，即截面3是危险截面。
（二）有限元软件分析
在PROE中画出三维零件图，保存为iges文件
点选文件>
保存副本>
选择iges格式保存。
用ANSYS打开iges文件。
File>
Import>
IGES>
选择已保存好的文件。
1.定义单元类型。
双弹出对话框，选“Solid”和“10node92”,点“OK”，退回到前一个对话框。
Noextraoutput.
输入弹性模量“2.1e11”和泊松比“0.3”点击“OK”。
步骤三划分网格
1.定义网格尺寸
SizeCntrls>
SmartSize>
Basic,弹出对话框，选择:
2。
2.划分网格
Volumes>
Free,弹出对话框，点“PickAll”。
得到如下图形:
步骤四加约束与载荷并求解
AnalysisType>
NewAnalysis选择Static。
2.定义约束
Structural>
Displacement>
OnAreas,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ALLDOF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）
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。
得到如下图形；
5.计算求解
按顺序单击主菜单上的Solution>
Solve>
CurrentLS，弹出对话框，点击OK按钮开始计算。
当对话框显示Solutionisdone!
时，计算完成。
1．查看总体变形
选择Def+undeformed。
3．查看应力分布图
NodalSolution,
在弹出的对话框中选：
vonMisesstress
3）计算结果分析
从卷扬机芯轴应力云图可以看出，芯轴的最大应力分布在左端台肩处，最大应力为
，（与理论计算结果对比分析）芯轴材料为45钢，材料的屈服强度为335MPa，最大应力远小于材料的屈服强度，即卷扬机芯轴能够满足强度要求。
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。
数据（长度单位mm，力单位N）
F1
F2
84
Ф17
5
40
900
1700
1.在PROE中保存iges文件
2.用ANSYS打开已保存好的iges文件。
3.适当选取一平面复制到要加载荷的轴线上
Copy>
Areas，选取要复制的平面，点击OK，在弹出对话框CopyAreas中输入位移量，点击Ok即可。
所得图形如下：
输入弹性模量“2e11”和泊松比“0.3”点击“OK”。
步骤四对整个图形进行加载和求解
1.定义位移约束（对两个螺栓限制约束）
OnAreas,用光标选中两个螺栓孔面，点击OK.。
在弹出的对话框中选全约束,输入值为:
0。
2.加载荷
凸台面受力:
p1=F1/A=5.02Mpa;
p2=F2/S=2.0Mpa.
a.MainMenu>
OnAreas,选取要加载的凸台面.点OK，弹出对话框后,选择作用力的方向并输入值，点OK。
b.MainMenu>
OnAreas,选取要加载的孔面.点OK，弹出对话框后,选择作用力的方向并输入值，点OK。
3.求解
CurrentLS
（2）后处理
2.查看应力分布图
3.查看位移分布图
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）
数据（长度单位mm，扭矩单位N.m）
T
Ф128
Ф52
Ф74
58
30
12750
（一）前处理
2.用ANSYS打开iges文件。
双弹出对话框，选“Solid”和brick“8node45”,点“OK”，退回到前一个对话框。
输入弹性模量“2.1e11”和泊松比“0.269”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
smartSize>
basic,弹出对话框，输入单元边长为:
5
2..划分网格
Free,弹出对话框，点“PickAll”
1.定义位移约束
OnAreas,选取较大面键槽的两边进行约束。
2.加均布载荷
P=M/（L·
A）=1.667MPa
OnAreas,选取要加载的键槽的一边，输入换算所得压强值，点OK。
（二）后处理
五、课程设计小结
对ANSYS的了解始于张强老师的选修课有限元分析，由于当初的重视不够，加上长时间没有勤加练习，所有很多问题的出现也在所难免。
这也正是考验我们，培养我们自我学习与解决问题的时候。
所以，在完成这次课程设计的时候我查阅资料找例题、请教同学，争取弄懂问题，理清关键，一步一步将问题解决得明明白白，从而掌握Ansys这个工程分析软件。
此次课程设计对我们来说算得上是一次大的挑战，是对我们自我学习与解决问题综合能力的一次检验。
在完成课设作业的同时，我们需要查阅大量的资料了解软件操作的基本步骤方法、学习分析零件的步骤方法、上网寻找相关实例，力求尽量多的掌握ANSYS的运用操作，将实际问题解决得圆满。
由于此软件属全英文版本，因而我们的英文水平在此亦显得十分重要。
在完成课设的整个过程中，我们遇到了太多的问题，如三维实体的建立、单元类型、约束的设置、力的加载等等，一步做错就得重新再来，这不仅是对我们熟悉Ansys程度的检测，更是对我们严谨科学态度的检验。
于是，我们一遍又一遍，带着十二分的小心，但仍然存在这样或那样的问题。
可是，请教老师并不是一件十分方便的事，这时我们往往需要自己寻找问题的所在，或是和同学一起交流讨论。
可能由于准备得比较充分，我完成此次课设作业还算顺利。
其中遇到的最大问题就是曲面上载荷的施加，于是我经过一番努力，重新制图并换算等价载荷，最终总算顺利解决了之类的全部难题。
重新回看这两周的CAD/CAM课程设计，我认识到了自己的一些不足，同时也看到了一些好的东西。
我不仅学到了ANSYS的一些操作技巧，也学到了一种解决问题的方法，更领悟到了一些内在的东西。
作为一位机械工作者，我们需要具备一种好的品质，培养严谨负责的工作态度，置身于集体协调互助将难题解决得圆满！
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