有限元课程设计4600字

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1、 有限元课程设计4600字 湖北理工学院课 程 设 计 题 目 有限元分析课程设计 教 学 院 机电工程学院专 业 机械设计制造及其自动化班 级 本机制3班姓 名 冯义坤指导教师 陶晶 周华祥2013 年 11 月 22 日1目录一、设计任务书?3二、前言?7三、创建3D有限元模型 ?7四、加载、求解、结果后处理?8五、高级建模技术?12六、分析结果评价?13七、设计小结?13八、参考资料?142一、课程设计任务书一、课程设计目的课程目的和任务旨在使学生了解有限元分析的基本方法，通过使用计算机计算工程力学中的若干问题，进一步加深工程力学课程中的基本概念和基本理论，培养学生解决一些简单的工程实际

2、问题的能力，为学生在今后的机械课程设计和毕业设计中对机械构件进行力学分析打下扎实的基础。二、课程设计内容1ANSYS有限元分析软件简介、功能概览和分析案例；2ANSYS图形用户界面及基本操作方法；3创建3D有限元模型4加载、求解、结果后处理5高级建模技术6分析结果评价34图1考虑的是当活塞处于上顶点时，活塞顶部所受的压力P为3MPa,活塞销孔与活塞销作用起支撑作用。附：设计计算说明书内容0、封面（题目、班级、姓名、学号、指导老师、时间）1、目录（标题、页次） 2、设计任务书（装订原发的设计任务书）3、前言（题目分析、设计方案的拟订等）4、创建3D有限元模型 5、加载、求解、结果后处理6、高级建

3、模技术 7、分析结果评价8、设计小结（设计体会、本次设计的优缺点及改进意见等）9、参考资料（资料的编号 ，作者，书名，出版单位和出版年、月）三、进度安排第11周 周一 学习ANSYS图形用户界面和分析的基本步骤；5周二 创建有限元模型；周三 加载_求解_后处理；周四 使用多媒体课件，理论教学与上机练习；周五 上机练习分析，设计计算，及辅导；第12周 周一 教师布置题目和内容；周二 学生查阅收集相关资料进行计算；周三 结果分析汇总；周四 编写课程设计说明书；课程设计总结；周五 答辩四、基本要求1. 了解有限元分析的基本原理和方法；2. 熟悉有限元分析软件（ANSYS）的图形用户界面和菜单；3.

4、能熟练创建二维和三维有限元分析模型；4. 会使用指定的单元对有限元分析模型进行网格划分，也能对一些简单的有限元分析模型选择合适的单元进行网格划分；5. 能熟练使用工程力学的知识来确定模型的约束条件和受力的类型；6. 会使用有限元分析软件对有限元分析模型进行计算；7. 能熟练掌握有限元分析后处理过程，并对计算结果作出正确的评价；8. 掌握使用有限元分析方法对机械构件进行优化设计的过程；车辆与交通教研室 2013-11-76二、前言1 活塞具备的基本条件：活塞是发动机的重要部件之一，与连杆构成发动机的心脏，活塞通过运动将燃气压力传递给连杆再至曲轴输出，工作时受力非常复杂。随着发动机向高速度、低能耗

5、方向发展，采用优异的活塞材料尤为重要。目前车用发动机活塞材料以铝合金为主，其他还有铸铁、铸钢、陶瓷材料等。铝合金的突出优点是密度小，可降低活塞质量及往复运动惯性，因此铝合金活塞常用于中、小缸径的中、高速发动机上。与铸铁活塞相比，铝合金活塞导热性好，工作表面温度低，顶部的积碳也较少。活塞由活塞顶、头部、群部构成。活塞顶的形状分为平顶、凸顶、凹顶。平顶活塞结构简单、制造容易、受热面积小、应力分布较均匀、多用在汽油机上；凸顶活塞顶部突起成球状、顶部强度高、起导向作用、有利于改善换气过程。凹顶活塞可改变可燃混合气的形成和燃烧，还可以调节压缩比。活塞工作时温度很高，顶部可达600 700K，且温度分布很

6、不均匀；活塞顶部承受的气体压力很大，特别是作功行程压力最大，柴油机活塞顶燃烧最高压力59Mpa，这就使活塞产生冲击和侧压力的作用；根据活塞实际最大爆发压力工况添加边界条件，选用压力为5MPa便于做有限元分析，此方案采用圆顶活塞，用于发动机。2 活塞的尺寸：a=32 b=8 c=8 d=25 e=12 P=2.7 Mpa三、创建3D有限元模型在proe中建立3D模型，在建模过程中要注意尺寸的大小和各个线、面之间的约束关系。建模完成后保存副本，格式为IGES。注意副本不要保存在桌面上。 我建的实体模型如下图7图2四、加载、求解、结果后处理4.1 单元类型设置（1）定义节点类型：Main MenuP

7、reprocessorElement TypeAdd/Edit/DeleteAddSolid te 10node92（2）定义节点大小：Main MenuPreprocessorMeshingSize CntrlsManualsizeGlobalsize在弹出的Global Element sizes的对话框中的SIZE Element edge length的选项中输入3，并点击OK.4.2 材料属性活塞材料及其属性：铝合金，弹性模量为71GMP，泊松比为0.28，密度为2.7E-6Kg/mm3定义材料密度：Main MenuPreprocessor Meterial PropsMateri

8、al ModelsDensity8DENS=2.7E-6定义泊松比：Main MenuPreprocessor Meterial PropsMaterial Modelsstructurelinearelasticisotropic EX=7.1E4 PRXY=0.284.3 划分网格Main MenuPreprocessorMeshingMeshtool,打开Meshtool对话框，勾选Smart Size，设定为4，点击“Mesh”按钮，选择活塞模型进行自由网格划分，如图：图24.4 定义求解类型Main MenuSolutionAnalysis TypeNew Analysis，设定分析

9、类型为SteadyState4.5 施加载荷（1）施加两孔的约束：在两个孔施加全约束，具体步骤如下：Main MenuSolutionDefine LoadsApplystructuredisplacementOn Areas。（2）施加面载荷：在活塞的顶面施加载荷，具体步骤：Main MenuSolutionDefine LoadsApplystructurepressureOn Areas。9输入各项数据后，得到如下图所示的模型，如图：图34.6 求解求解结果，具体步骤：Main MenuSolution Solve Current LS，求解完成后，进行结果后处理。4.7 结果后处理4.

10、7.1 变形（1）应为活塞主要在轴线方向变形严重，所以查看y方向的变形，如下图：图410（2）查看活塞在总体上的变形，总的变形如下图：图54.7.2 应力（1）活塞主要承受轴向的载荷所以查看y方向的应力，如下图：图611（2）查看活塞队的总体应力，确定是否会有破坏发生，总应力如下图：图7五、高级建模技术 建模是三维制作的开端，学习3DSMax，建模就是你首先要掌握的。3DSMax建模可以分为初级建模与高级建模，但高级建模的方法相对复杂，所以很多人都找不到学习的门径。NURBS建模是高级建模的一种，它的非均匀性是建模的一个难度。NURBS建模简步：1、建立模型轮廓，由面片物体转化或直接由NURB

11、S曲线轮廓围成曲面；2、进入变动（Modify）命令面板在次级物体层级勾画出模型细部；3、在形成模型大样后，再进一步制作之前要把外形调整准确，否则会带来很多麻烦；4、如果模型上有很多凹面，那么我们就可以通过选择Face，隐藏其它物体。然后在Curve层级选择曲线利用FlipTrim命令进行翻转剪切；5、模型完成后就可以再进行一些耐心的修饰，并加入材质，最后进行渲染就可以了。12六、分析结果评价本次设计的活塞用的是ZalSi12，查表得它的抗拉强度为135Mpa。本实验中活塞受到的最大的应力为25.713Mpa：而且活塞变形量也非常小，在允许的范围内；所以该活塞是安全的。我们可以减少活塞的壁厚和

12、选用抗拉强度低些的便宜的材料制作活塞，以达到节约成本和材料的目地。七、设计小结两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在做课程设计过程中，与同学分工协作，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，也是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下

13、坚实的基础。两周的课程设计让我学会了ANSYS简单的建模和进行简单的应力、应变分析，让我对于材料的各种属性也有了更加深刻的了解。在和同学一起讨论的过程中学会的很多东西，对于零件的破坏也有了一定的认识。在此感谢我们的陶晶、周华祥老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次有限元的课程设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现

14、错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。13八、参考资料【1】 张洪信、管殿柱主编 ，有限元基础理论与ANSYS11.0应用，机械工业出版社，2009.10.【2】 邓凡平主编，ANSYS10.0有限元分析自学手册，人民邮电出版社，2007.1.【3】 刘涛、杨凤鹏主编，精通ANSYS，清华大学出版社，2004.【4】 朱伯芳主编，有限单元法，中国水利水电出版社，1998.14第二篇：悬臂梁受载荷的 矩形单元 有限元课程设计 31800字有限元课程设计姓名：XXX专业：工程力学081 学号：XXXXXXXXX指导老师：XXX20xx年6月29日一、题目已知：悬臂梁的材料参数为E=190GPa ?=0.25 t=10 cm ?=0 尺寸参数如图所示。 要求：1.单元数目不得少于20个。2.采用矩形单元计算求解。3.计算结果并给出变形图、应力分布图、单元划分图。二、力学分析1.题目可以看做是平面应力问题故有LXM=02.单元划分图3.简化成力学模型根据力学模型可以写出支承数组NZC、节点载荷数组PJ?1?2?23?24?45?46?67?68?89?90? NZC?NZ?21?43?87?89?91?