现代设计方法课程设计--有限元和优化设计.docVIP

学院 机械工程学院 专业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 班级学号 训练报告题目 有限元和优化设计 技术参数、内容及要求： 有限元课程训练 学习CAE软件ANSYS，主要上机练习有 （1）静力学分析 （2）有限元分析 （3）轴结构的内力计算 （4）的静力学分析 （5）型的模态分析 （6）定临界载荷计算 （7）合与拔销耦合分析 2.由学生通过调研，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。 二、优化课程 上级调试优化计算程序，并结合工程实际自找算例进行计算。主要上机练习有：任选一种一维优化方法或无约束方法或约束优化方法。 进度安排： 有限元上机(20学时) 第一次上机(4学时)：学习ANSYS软件，作练习1、2； 第二次上机(4学时)：学习ANSYS软件，作练习3、4； 第三次上机(4学时)：学习ANSYS软件，作练习5、6； 第四次上机(4学时)：学习ANSYS软件，作练习7； 第五次上机(4学时)：自拟题目上机。 二、优化设计上机(12学时) 优化计算程序的调试及计算算例 注：利用业余时间撰写课程设计说明书。 指导教师（签字）： 谷耀新 2011年6月20日 教研室主任（签字） 谷耀新 2011年6月20日 《现代设计方法》课程设计（论文）任务书 目录 一、绪论………………………………………………………………....3 二、简支梁静力分析…………………………………………….……...4 1．工程问题阐述…………………………………………………..…..4 2．力学模型分析…………………………………………………....…4 3．有限元计算分析……………………………………………….…...5 4．ANSYS求解过程……………………………………………….….5 5 .结果分析.............................................12 三、机械优化设计说明………………………………………………..12 1．问题阐述…………………………………………………………..12 2．二次插值法程序框图...................................12 3．二次插值法C语言程序……………………………………..……13 4．程序运行结果………………………………………………………14 5．结果分析.............................................15 四、心得体会……………………………………………………………15 五、参考文献.............................................15 一 绪论 有限元法是依赖于计算机软硬件技术的一种数字模拟技术。由于这种方法的有效性，其理论与应用发展非常迅速。有限元法的应用已从固体力学发展到流体力学、热力学、电磁学、声学、光学、生物学等多项耦合场问题。有限单元法在某种程度上可以取代实验，从而加快了设计或者研究问题的进度，大大提高了其安全性、可靠性和经济性，为工业技术的进步起到了巨大的推动作用，常用有限元分析软件有ansys等。 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。Kn, 对该梁进行分析，画出弯矩图和剪力图。 图1 2．力学模型分析： 解：用材料力学计算所得剪力和弯矩图如下（以供对照）： 剪力图： 图2 弯矩图：