现代设计方法课程设计

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1、沈阳理工大学课程设计一．前言据有关统计，在我国机械制造业中，采用有限元方法开发和设计的新产品已达到70％以上；在机械工程、车辆工程、土木工程、航空航天、材料加工工程等领域中从事工程设计与优化、材料宏微观模拟与分析的各类工作和学位论文中，约有90％以上的论文采用有限元方法作为分析工具，并且有限元方法在其中80％以上的论文中起到决定性的作用；可以看出，有限元分析已经成为教学、科研、产品设计中广泛使用的重要工具。近年来，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

2、分析工具，一个重要的原因就是有限元分析商品化软件的普及。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

3、（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，I

4、BM，CRAY等。18沈阳理工大学课程设计二．问题阐述有一简支梁结构如图所示，其中，M=5KN·m，q=2KN/m，F=3KN。对该梁进行分析，画出弯矩图和剪力图。用材料力学计算弯矩图和剪力图如下：剪力图：弯矩图：18沈阳理工大学课程设计三．有限元设计说明：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．创建节点1.1创建梁的各个节点1．MainMenu：Preprocessor→Modeling→Create→Node→InActiveCS。2．在创建节点窗口内，在NODE后的编辑框内输入节点号1，

5、并在X，Y，后的编辑框内输入0，0，0作为节点1的坐标值。3．按下该窗口内的Apply按钮。4．输入节点号17，并在X，Y，Z后的编辑框内输入8，0，0作为节点11的坐标值。5．按下OK按钮。6．MainMenu：Preprocessor→-Modeling-Create→Node→FillbetweenNds。7．在图形窗口内，用鼠标选择节点1和17。8．按下FillbetweenNds窗口内的Apply按钮。9．按下OK按钮，完成在节点1到节点11之间节点的填充。1.2显示各个节点1．UtilityMenu：Plotctrls

6、→Numberings2．将Nodenumbers项设置为On。3．UtilityMenu：Plot→Nodes4．UtilityMenu：List→Nodes5．对出现的窗口不做任何操作，按下OK按钮。6．浏览节点信息后，关闭该信息窗口。2．定义单元类型和材料特性2.1定义单元类型1．MainMenu：Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete2．按下ElementType窗口内的Add按钮。18沈阳理工大学课程设计1．在单元类型库中，选择左侧列表中的BEAM单元家族，及右侧列表中2Dela

7、stic3类型。2．按下OK按钮完成选择。3．elastic3类型。4．按下OK按钮完成选择。5．按下Close按钮关闭ElementType窗口。2.2定义材料特性1．MainMenu：Preprocessor→MaterialProps→MaterialModels。2．在材料定义窗口内选择：Structural→Linear→Elastic→Isotropic。3．在EX后的文本框内输入数值207e5作为弹性模量。4．按下OK按钮完成定义。2.3定义几何参数1．MainMenu：Preprocessor→RealConsta

8、nts→Add/Edit/Delete。2．按下RealConstants窗口内的Add按钮。18沈阳理工大学课程设计1．按下RealConstantsforElementType窗口内的OK按钮。2．依次输入1，1，0.02088，0.5。3．按