有限元优化的设计.docVIP

目录 一·前言 二·有限元课程设计 1.问题阐述 2.简化模型 3.解析法求解 4.创建节点 5.施加均布载荷和约束 6.ANSYS求解 7.结果分析 三·机械优化设计说明 1.问题阐述 2.二次插值法C语言程序 3.结果显示 4.结果分析 四·心得 五·参考文献 前言 随着科学技术的飞速发展，现代社会对生产与生活、物资与精神提出了更多更高的要求，这就需要设计人员学习和掌握现代科学设计理论和方法，开拓思路，提高现代设计能力，使所设计的产品具有先进性、可靠性、经济性、及时性限元分析商品化软件的普及有限元分析已从过去的只有较少数专业人员掌握的理论和方法，变为大学生、研究生、科技工作者、工程技术设计人员广泛使用的通用分析工具ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等， 是现代产品设计中的高级CAD工具之一。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。0701013307 训练报告题目 技术参数、内容及要求： 一、有限元课程训练 1．学习 CAE软件学生通过调研，在工厂、企业或科研单位进行工程实践的基础上，结合实际需要拟定的题目。软件软件软件软件 图2-1 外伸梁简化图 解析法求解 梁的CA、ＡＤ、ＤＢ等三段内，剪力和弯矩都不能有同一 个方程来表示，所以应分为三段考虑。对每一段都可以用同一个方法计算，列出剪力方程和弯矩方程，方程中ｘ以ｍ为单位，Ｆｓ（ｘ）以ｋＮ为单位，Ｍ（ｘ）以ｋＮ为单位。 由梁的平衡方程，求出支反力为 FRA=3kN，FRB=7kN, F=2kN 按照以前作剪力图和弯矩图的方法，应分段列出Fs和M 的方程式，然后依照方程式作图。 在支应力Fra的右侧梁截面上，剪力为3kN。界面A到C 之间的载荷为均布载荷，剪力图为斜直线。算出截面C上的剪力为（3-2×4）kN=-5kN,即可确定这条斜直线。截面C和B之间梁上无载荷，剪力图为水平线。截面B上有一集中力Frb，从B左侧到B得右侧，剪力图发生突然变化，变化的数值即等于Frb。 故Frb右侧截面上的剪力为（-5+7）kN=2kN。截面B和D之间无载荷，剪力图又为水平线。 截面A上的玩具Ma=0.从A到C梁上为均布载荷，弯矩图为抛物线。在这一段内，截面E上剪力等于零，弯矩为极值。E到右端的距离为1.5m，求出截面E上的极值为 Me=（3kN)(1.5m）-0.5（2kN/m）（1.5m）（1.5m）=2.25kN·m 求出集中力偶矩Me左侧截面上的弯矩为Mc=-4kN·m。由Ma，Me和Mc，便可联成A到C间的抛物线。截面C上有一集中力偶矩Me，从C到左侧到C得右侧，弯矩有一突然变化，变化的数值即等于Me。所以在Me的右侧截面上，Mc右=（-4+10）kN·m=6kN·m。截面C与B间梁上无载荷，弯矩图为斜直线。算出界面B上Mb=-4kN·m，于是就确定了这条直线。B到D之间弯矩图也为斜直线。在截面B上，剪力突然变化，弯矩图也突然变化。 依照建立方程和弯矩方程，分段做剪力图和弯矩图： 图3-1 剪力图 图3-2 弯矩图 四、ＡＮＳＹＳ求解 将梁划分为１６个单元，1７个节点，用BEAM3来建立单元进行静力学分析。 1、单元与节点列表： LIST ALL SELECTED ELEMENTS. (LIST NO