ANSYS课程设计作业.docx
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ANSYS课程设计作业
CAD/CAE软件实践课程设计题目及要求
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
18
254
62
124
Ф56
220
一.创建几何模型
1.建立关键点
MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>inActiveCS，输入节点1（0,0）、2（0,150）、3（127,150）、4（254,150）、5（254，88）、6（130，88）点OK。
2.连直线
MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Lines>Lines>inActiveCS，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。
3.组合成平面图形.
MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitrary>Bylines,弹出对
话框，用光标点各线段。
4.在总体中减去两个圆.
（1）先建立两个圆
Mainmenu>Proprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>SolidCircles.输入：
WPX=50WPY=100RADIUS=29点“Apply”,输入：
WPX=192WPY=119RADIUS=15
点“OK”.
（2）用布尔运算，将这两个圆从整体中减去
MainMenu>Proprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Subtract>Areas.弹出对话框后，用光标先点基体（即总体，此时总体颜色变红），点”OK”，再点两个要减去的圆，再点“OK”
二.定义单元类型及其常数
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“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：
Plansstrsw/thk（表示选平面应力单元应有有厚度）
K5处选：
Nodalstree（表示需要额外输出单元节点应力）
K6处选：
Noextraoutput.
3.定义几何常数（即单元厚度）
MainMenu>Proprocessor>RealConstants>Add/Edit/Delete，弹出对话框中后，
点“Add”,再点“OK”,弹出对话框，输入厚度值1。
4.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。
三.划分网格
１.定义网格尺寸
MainMenu>Proprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize>Areas>AllAreas,
弹出对话框，输入单元边长为:
3
2.划分网格
MainMenu>Proprocessor>Meshing>Mesh>Areas>Free,弹出对话框，点“Pick
All”。
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>On
Lines，弹出对话框后,选择最左面的那条线，再点OK，在弹出的对框中选“All
DOF”，VALUE中输入0。
3.加载荷
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Pressure>OnLines，在
弹出的对话框中输入所加分布力的大小为22，点”OK”.
4.求解
MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS
五.后处理
1.查看总体变形
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>Deformedshape
2.查看位移分布图
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolu,在弹出
的对话框中选：
NodalSolution>DOFSolution>Displacementvectorsum。
3.查看应力分布图
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolu，在弹出
的对话框中选：
Stress>vonMisesstress
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
18
230
920
92
102
86
30
（1）理论计算：
模型简化:
竖直方向：
+
=2F
以A为距心：
230F+1150F=1265
联系方程组解得：
=27.27KN
=32.73KN
从而可得:
在1-1截面处:
M1=6.27KN
在2-2截面处:
M2=4.77KN
在3-3截面处:
M3=6.12KN
在4-4截面处:
M4=KN
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。
由于许用强度是100Mpa，截面3不符合强度要求，即截面3是危险截面。
（2）ANSYS分析
一.创建几何模型
1.用ProE创建三维模型
2.将三维模型导入ANSYS中：
File>Import>IGES，弹出对话框，OK，点再点Browse，
选择文件prt0002.igs，点OK。
导入完成。
二.定义单元类型及其常数
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“10node92”,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）
K6处选：
Noextraoutput
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0.3。
三.划分网格
１.定义网格尺寸——本处采用灵活方式（SmartSize）
MainMenu>Proprocessor>Meshing>SizeCntrls>SmartSize>Basic，弹出对话框，
选择:
2。
2.划分网格
MainMenu>Proprocessor>Meshing>Mesh>Volumes>Free,弹出对话框，点“Pick
All。
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
弹出对话框后选择左右端圆面，点击OK，弹出对话框选择AllDOF,输入值为0.
3.加载荷
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Force/Monent>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FY，
文本框中输入-40000，单击OK。
4.求解
MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS
五.后处理
1.查看总体变形
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>Deformedshape
2.查看位移分布图
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolu,在弹出
的对话框中选：
NodalSolution>DOFSolution>Displacementvectorsum。
3.查看应力分布图
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolu，在弹出
的对话框中选：
Stress>vonMisesstress
比较两者的结果可以看出，结果有些差异，但误差在接受范围内，因此ANSYS分析是可行的
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
18
88
Ф17
8
42
800
1600
一.创建几何模型
1.用ProE创建三维模型
2.将三维模型导入ANSYS中：
File>Import>IGES，弹出对话框，OK，点再点Browse，
选择文件prt0003.igs，点OK。
导入完成。
二.定义单元类型及其常数
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“10node92”,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）
K6处选：
Noextraoutput
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0.3。
三.划分网格
１.定义网格尺寸——本处采用灵活方式（SmartSize）
MainMenu>Proprocessor>Meshing>SizeCntrls>SmartSize>Basic，弹出对话框，
选择:
2。
2.划分网格
MainMenu>Proprocessor>Meshing>Mesh>Volumes>Free,弹出对话框，点“Pick
All。
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,将两个对称圆周边刚好划入OK。
在
弹出的对话框中选全约束,输入值为:
0。
3.加载荷
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Pressure>OnAreas。
选中凸台，输入值为800
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Force/Monent>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FY，输入-1600.
4.求解
MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS
五.后处理
1.查看总体变形
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>Deformedshape
2.查看位移分布图
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolu,在弹出
的对话框中选：
NodalSolution>DOFSolution>Displacementvectorsum。
3.查看应力分布图
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolu，在弹出
的对话框中选：
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，扭矩单位N.m）
A
B
C
D
E
T
18
Ф45
Ф34
Ф28
Ф24
22
1600
一.创建几何模型
1.用ProE创建三维模型
2.将三维模型导入ANSYS中：
File>Import>IGES，弹出对话框，OK，点再点Browse，
选择文件prt0004.igs，点OK。
导入完成
二.定义单元类型及其常数
1.MainMenu>Proprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete，弹出对话框中后，
点“Add”。
双弹出对话框，选“Solid”和“Brick8node45”,点OK，退回到
前一个对话框。
其他不变，点close。
2.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0.3。
三.划分网格
1.从主菜单中选择MainMenu:
Proprocessor>Meshing>MeshTool命令，打开
MeshTool（网格工具）。
2.单击Line域Set按钮，打开线选择对话框，要求选择定义单元划分数的线。
选择大轴孔圆周，单击OK按钮。
3.ANSYS会提示线划分控制的信息，在No.ofelementdivisions文本框中输入
10，单击OK。
4.在对话框中，选择Mesh域中的Volumes，单击Mesh，打开体选择对话框，单
击PickAll按钮。
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>On
Areas，在弹出的对话框中输入要固定的面，一端约束X,Y,Z三个方向，另一端
约束X,Y两个方向。
3.加载荷
在两个键槽加两个方向相反的面力，分别为.67和.33。
操作如
下：
MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Structural>Pressure>OnAreas，
在弹出的对话框中填入要加力的面的数字，点击Applay，在弹出的对话框VALUE
LoadPRESValue中输入要加的力。
4.求解
MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS
五.后处理
1.查看总体变形
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>Deformedshape
2.查看位移分布图
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolu,在弹出
的对话框中选：
NodalSolution>DOFSolution>Displacementvectorsum。
3.查看应力分布图
MainMenu>GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolu，在弹出
的对话框中选：
Stress>vonMisesstress
小结
通过两个星期的学习，我提高了运用ANSYS解决实际问题的能力，由一无所知到现在可以熟练运用ANSYS进行分析。
刚开始时无从下手，听了老师的讲解，去
图书馆借了三本书：
ANSYS工程分析实例，通用有限元分析8.0基础教程和ANSYS10.0/LS-DYNA非线性有限元分析实例指导教程，选择性的看了下，对ANSYS有一个大概的理解，在网上搜了与这四个题相近的教程，就有了一个大概的思路，认真的做了下，遇到了一些问题，请教了同学，解答了一些，自己慢慢摸索，基本做出来了，只是还是有点囫囵吞枣，同时也感到ANSYS很实用，自己要加强学习。
做了这四个题，对网格划分、施加载荷和求解、后处理也有了一些了解。
掌握了做题的基本思路和方法，毕业设计的时候应该可以用到。
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