三维L形支架有限元课程设计

课程设计任务书学校:江苏师范大学学院：机电工程学院课题：三维L形支架指导教师：蒋老师姓名：班级：11机41班学号：11294037目录前言第一章概述1.1计算机辅助设计课程设计的目的1.2课程设计的内容和任务1.3课程设计的注意事项第二章计算机辅助设计的课程设计步骤2.1L形支架的模型绘制2.2L形支架应力分析2.3设计时的注意事项第三章设计评价3.1设计评价3.2总结参考文献前言随着计算机技术的发展，CAE技术已经成为产品设计的核心技术，作为CAE主要组成的有限元法更是设计是必备的设计工具。“工欲善其事，必先利其器”，在设计的过程中需要结合教材的特点，联系离论与实践，以一些浅显易懂的工程设计为例，并已广泛使用有限元分析软件ANSYS为载体，努力总结出有限元分析，以及在设计过程中的步骤和所遇到的相关问题，使之得以灵活运用。许多工程分析问题，如固体力学中的位移场和应力场分析，传热学中的温度场分析，流体力学中的流场分析等问题都可归结为在给定边界条件下求解其控制工程的问题。但能用解析方法求出精确解的只是方程性质比较简单，且几何边界相当规则的少数问题。对于大多数的工程技术问题，由于物体的几何形状比较复杂或者问题具有某些非线性特征，很少得到解析解。随着计算机技术的快速发展与普及，有限元分析法迅速从结构工程分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域，成为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的分析方法。本课程设计就是以ANSYS软件为运行背景，对三维的L形支架进行力学分析，以具体的步骤和浅显易懂的三维实体图来一步步的展现其分析过程。关键词：ANSYS、L形支架、力学分析第一章1.1计算机辅助机械设计课程设计的目的了解ANSYS软件的运行环境，掌握对机械工程中常用的机械模型进行建模的过程与步骤，以及对这些零件模具进行工程力学分析的方法，从而解决在工程分析中的一系列问题。使学生学习了本课程之后，是自身的知识得到进一步的巩固，同时，使计算机辅助设计的操作技能得到进一步的强化。1．2课程设计的内容与任务根据已给的三维L形支架的示意图所示，支架通过有孔的表面固定在墙上，材料为钢材，弹性模量为210GP，泊松比为0.3，几何尺寸如图所示。绘制三维L形钢支架变形图，并找到主应力与VonMises等效应力的最大值及其位置。1.3课程设计注意事项1、在计算机操作开始前要对已给课题进行分析构思，思考图形的三维坐标2、在计算机操作开始要最ANSYS软件进行修改，使其可以正常运行。具体步骤为:打开D盘——ansys10——WinHostId——MAGNITUDE——ansys以text格式打开——修改保存——双击keygen——复制license——在C盘中打开Programfiles——AnsysInc——Sharefiles——Licensing——粘贴替换license——开始程序——ANSYSFLEXlmLicenseManager——FLEXlmLMTOOLSUtility——Start/StopReread——StartServer——开始程序——Ansys10——Ansys3、在操作的过程中要记得保存每个重要步骤的图片第二章2.1L形三位支架模型绘制1、从PROE软件导入模型2、设置单元类型定义单元类型1为10-节点四面体实体结构单元（Solid92）2.2L形支架应力分析1、首先约束两个安装孔SolutionDefineloadsApplyStucturalDisplacementSymmetryB.C选择圆柱孔的四个面进行约束2、定义材料属性，输入弹性模量2.1e11，泊松比为0.3然后进行网格划分。点击Meshing——Meshtool，设置尺寸为6，确定Mesh窗口为Volumes，点击Mesh即可。设置网格划分，使应力分析更加准确。3、在棱柱的面上施加载荷。输入压力值为150N/cm2求解。SolutionSolveCurrentLS5、绘制支架变形图。5、绘制等效应力。在后处理阶段，点击PlotReasultContourPlot-Nodal,选择stress，vonMises，即可显示等效应力图第三章3.1设计评价根据三维L型支架的等效应力图可知，主应力为施加在棱柱上的压应力，由于在安装孔处的周边为橙红色前颜色逐渐变浅，因而在基座的安装孔处应力最大，同时可以看出在棱柱与基座的连接处也受应力影响。因此根据以上信息可知，在现实的加工生产与维修中，需要增加基座安装孔与棱柱与基座的连接处的强度以防止出现故障。3.2总结在本次的计算机辅助机械设计的课程设计中收获良多。首先，在操作与练习的过程中，进一步熟悉了解了Ansys运行于操作的特点与方法，使自己在以后的运用中更加得心应手。深深体会到了Ansys软件的重要性——在工程领域中，通过计算机对需要分析的工程结构体进行建模应力分析，可以很形象的了解到该结构的特点，受力分布状况，从而了解其易受盈利影响的部位，指导其加工生产，易于故障排查与故障维修。在以后的工作学习之中，掌握好这一项操作，将会对工作学习具有重大的意义。在这个过程中我明白了：1、在操作过程中需要小心谨慎，由于Ansys软件本身的特点，在操作过程中不易修改，有时候因为一些小小的失误或是误差而造成最后结果的大相径庭；2、在操作的过程中需要逐步熟悉软件各个功能的特点与使用方法，这样可以使对于同一个机械模型的应力分析有着多种多样的操作方法；3、在课程设计的过程中自己有很多的不足，对软件各个功能的操作不够熟悉，在操作的过程中常常粗心大意，例如在操作时经常忘记设置单元类型，进而造成无法对模型进行网格划分。同时，在本次的课程设计中，因为老师的悉心指导与同学的热心帮助，才是自己在这次的课程设计学习之中大大提高了工作效率，使自己获益匪浅。最后。再次感谢老师的指导与帮助。参考文献1张鄂买买提明.现代设计理论与方法.北京:科学出版社，20132商跃进王红.有限元原理与Ansys实践.北京：清华大学出版社20123龙驭球.有限元概论.北京:人民教育出版社，19784龚曙光.ANSYS工程应用实例解析.北京：机械工业出版社，2003