ansys简单例子分析Word格式文档下载.docx

1、ANSYS有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。因此它可应用于以下工业领域： 航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。 软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。 前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型； 分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力； 后处理模块可将计算结果以

2、彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。 软件提供了100种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。该软件有多种不同版本，可以运行在从个人机到大型机的多种计算机设备上，如PC，SGI，HP，SUN，DEC，IBM，CRAY等。1.3 本次课程设计的主要内容及目的本次课程设计主要内容是： 应用CATIA软件作为设计工具，完成活塞的数字化设计。要求设计出的活塞实体模型结构尺寸正确，并要求草图约束正确；应用ANSYS软件对活塞划分网格、施加材料属性和约束建立有限元模型，进行

3、温度场分析。本次课程设计的主要目的：1.掌握应用CATIA软件进行草图绘制的能力，建模过程中能正确绘制草图。2.掌握应用实体建模模块，能正确建立活塞数字化三维模型。3.掌握应用ANSYS软件建立活塞有限元模型，并对活塞进行温度场分析。4.课程设计说明书的内容和格式要符合相关管理文件规定。2 活塞基本结构参数2.1活塞基本结构参数1、活塞的基本结构尺寸如图1所示，基本尺寸范围如图2所示，每个人根据任务书中规定的汽油机或柴油机选择对应的尺寸范围，尽量选择尺寸范围内的最小尺寸。2、活塞材料：铝合金3、活塞顶燃烧最高压力：柴油机59Mpa 4、活塞顶的厚度：柴油机（0.1-0.2）D 5、活塞顶结构形

4、式：柴油机型 图2.1 活塞的基本结构尺 表1活塞的基本尺寸范围名称 符号相对结构参数值汽油机活塞高度压缩高度裙部高度顶岸高度上裙部高下裙部高销孔直径第一环岸高度其它环岸高度销座间距离HH1H2h1h3h4dC1B0.81.3D0.50.8D0.40.8D0.10.2D0.30.4D0.60.7D0.30.38D0.040.08D0.0250.03D0.350.42D0.91.1D0.450.6D0.060.08D 0.650.8D0.250.30D0.030.04D0.350.40D3 活塞的建模过程3.1活塞的建模绘制活塞三维图步骤如下：（1） 打开CATIA机械设计零件设计，进入零件图工

5、作模块，如图2.3所示。图3.1零件设计模块（2）点击进入工作台图标与YZ面，进入草图绘制模块。单击按图中数据画轮廓。图3.2 草图1（3）将绘成的轮廓旋转360度，生成图2.5的旋转体。图3.3活塞的绘制过程（4）在YZ平面绘制如图所示草图。 图3.4 定义凸台（5）点定义凸台，如图2.7所示。 图3.5凸台 图3.6凸台（6）建立凹槽1，在YZ平面点绘制直径为28的圆，如图2.8。 图3.7草图4（7）点定义凹槽如图所示。 图3.8凹槽1（8）如图所示定义凹槽 图3.9凹槽2（9）点与绘制如图所示图案。 图3.10 草图7（10）如图3.0与图3.1所示，将草图7点定义凹槽。 图3.12凹

6、槽 图3.13添加裙部3.2活塞降低版本（1）选择YZ面，点击将零件分割成二分之一，在选择ZX面，点击将零件分割成四分之一，为有限元分析做准备。 图3.14四分之一实体（2）点击菜单，选则实用程序菜单，进入批处理监视器处理框，在选择以下选项进行降低版本操作。 图3.15降低版本（3）选择版本，点击选择原零件图，点击选择降低版本后的CATIA零件图放置位置。点击运行即可。 图3.16选择原零件图4 活塞的有限元模型4.1 活塞三维模型的导入 图4.1 导入过程 图4.2选择原零件图4.2 材料属性GUI：Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Mo

7、dels打开Define Material Model Behavior对话框，点击ThermalConductivityIsotropic打开定义材料属性对话框，活塞弹性模量输入70e9，泊松比0.3，密度2700，KXX=160。 图4.3材料属性4.3 网格划分（1）设定单元类型Element TypeAdd/Edit/Delete,打开Element Type对话框，点击Add按钮，打开Library of Element Type对话框，选择Thermal Solid：Tet 10node 87单元。（2）划分网格MeshingMesh Tool，打开Mesh Tool对话框，勾选S

8、mart Size，设定为“6”点击“Mesh”选中活塞模型进行自由网格划分，共产生6160个单元10448个节点，如图3.2所示。 图4.4划分网格后的活塞模型4.4 施加约束和载荷 施加载荷GUI：SolutionDefine LoadsApplyThermalConvention On Areas.分别对活塞上表面施加如下参数：图4.5活塞约束4.5求解Analysis TypeNew Analysis,设定分析类型为Steady-State。进行求解：Solve Current LS, 进行计算求解。 图4.6求解4.6活塞的应力分析General Post proc Plot Res

9、ultsContour PlotNodal Sol u,选择Nodal SolutionDOF SolutionTemperature查看计算结果图4.7活塞应力分布云图活塞结果分析：活塞顶部温度最高，活塞裙部温度呈梯度向下分布，其中顶部中部温度最高，向边缘呈梯度分布。结束语1 课程设计的主要工作 本课题通过使用CATIA作为设计工具，完成活塞的数字化设计，并应用ANSYS软件对零件进行划分网格，施加材料属性以及约束来建立有限元模型。然后进行材料定义及温度场分析，达到将CATIA与ANSYS熟练结合使用的目的。在查阅大量文献的基础上，通过老师的讲解指导，对零件的结构有了更加充分深刻的了解。2

10、课程设计中存在的不足 由于时间与水平有限，本论文设计过程中在精度上略显不足。同时因为长时间未使用CATIA软件，导致软件的不熟练，致使活塞建模过程中漏洞百出，不断地修改才基本完成建模。今后应多加训练，达到熟练使用CATIA及ANSYS的程度。参考文献1 刘维信.汽车设计.北京：清华大学出版社，2007.7 431-4322 王淑芳.基于CATIA的汽车悬架动态仿真.重庆交通大学.2006.6，第8页.3 余志生.汽车理论.北京：机械工业出版社，2006.5，130-200.4 王旺予.汽车设计.北京：机械工业出版社，2004.8，第181页5 孙志礼，冷兴聚，魏严刚，增海泉.机械设计，沈阳：东北大学出版社2000.9，2737 盛选禹，唐守琴.CATIA有限元分析命令详解与实例.北京：机械工业出版社，2005.3，1-28 李学志，李若松.CATIA使用教程.北京：清华大学出版社，2004.2：1-2839 孙桓，陈作模.机械原理.北京：高等教育出版社, 2006.5：270-27910 巩云鹏，张祖立，田万禄.黄秋波.机械设计课程设计.沈阳：东北大学出版社，2000.12：114-137.