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1、word成 绩 评 定 表学生某某班级学号专 业武器系统与发射工程课程设计题目85毫米加农炮身管强度有限元分析评语组长签字：成绩日期20 年 月 日课程设计任务书学 院装备工程学院专 业武器系统与发射工程学生某某班级学号 12110402课程设计题目85毫米加农炮身管强度有限元分析实践教学要求与任务:一、条件1.结构尺寸：见附图2.身管材料： PCrNiMo3.屈服极限：s=6500Kg/cm21Kg/cm35.计算压力： Pj=257MPa二.要求：1. 用AutoCAD绘制出加农炮身管图并标注尺寸。2. 分析单元载荷和约束。3. 使用ANSYS软件按照给定的条件计算火炮身管应力和应变。4.
2、 按要求编写撰写课程设计说明书。5. 通过辩论。工作计划与进度安排:第1 周：用AutoCAD绘制出加农炮身管图并标注尺寸；用AutoCAD导出sat文件；分析载荷和约束；使用ANSYS软件按照给定的条件计算火炮身管应力和应变。第2 周：按要求编写撰写课程设计说明书，辩论。指导教师： 201 年 月 日专业负责人：201 年 月 日学院教学副院长：201 年 月 日摘 要基于有限元分析方法,应用有限元软件ANSYS对各局部进展分析，有限元是将整个结构看作是由有限个力学小单元相互连接而形成的集合体，每个单元的力学特性组合在一起便可提供整体结构力学特性。结构分析时设法将复杂工程实际问题加以简化、建
3、立合理的计算力学模型，通过ANSYS建立几何模型，加载求解，分析检查计算结果的合理性。 按照任务要求，对85毫米加农炮身管AutoCAD进展了绘制并标注尺寸。课设中的所作的实物属于轴对称问题，所有的应力、应变等都符合轴对称问题。通过对实际问题的分析，使学生进一步掌握所学设计方法的设计思想、设计步骤以与有限元分析软件的上机步骤和使用方法。在运用时要将有限元方法熟练的掌握，并且将所学的内容和实际问题结合在一起，进展理论实际上的应用，培养学生在理论计算、制图、运用标准和规X、查阅设计手册与资料、应用计算机以与运用有限元等现代手段解决实际问题的能力等方面的能力，使学生逐步树立正确的设计思想。在运用时要
4、将有限元方法熟练的掌握，对实际结构的有限元网格的划分，进展加载建模，并对计算结果进展处理和分析，求解未知节点的位移与单元力最大最小位移与应力。将材料力学中的宏观问题，转化为单元接点载荷问题，此次课程设计加强理论联系实际，培养学生科学严谨、实事求是的工作作风和勇于探索的创新精神。关键字:加农炮；有限元；单元；火炮；身管前言有限元分析FEA，FiniteElementAnalysis的根本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个适宜的(较简单的近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件，从而得到问题的解。这个解不
5、是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。 ANSYS软件主要包括三个局部：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与网格划分工具，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展线性分析、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、压电分析以与多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析与优化分析能力；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
6、片显示、透明与半透明显示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。 ANSYS12.0有限元分析的根本步骤为：1) 准备工作；2) 功能过滤；3) 前处理；4) 加载求解；5) 后处理；6) 查看结果；7) 分析结果。 / 目录1用AutoCAD绘制出加农炮身管图并标注尺寸-1二维几何模型-23 3.1 85mm火炮身管静态受力分析-33.2 确定问题X围-34 设定分析作业名和标题-4 定义单元类型-6 定义材料属性-74.4 导入几何模型-9 4.5 网格划分-10-12 5.1 定义约束-12 5.2 施加载荷-13 5.3 进展求解-1415 6.1 查看变形图-1
7、5 6.2 查看应力-18 6.3 查看三维立体图-20 6.4 分析结果-22341 用AutoCAD绘制出加农炮身管图并标注尺寸1.1 绘制炮身结构由提供的85毫米加农炮身管结构图，应用AutoCAD2011软件采用第一角投影法，严格按照GB4457-4460-84，GB131-83机械制图标准规定制图，炮身零件工程图见附录1。1.2 85毫米加农炮身管图说明1图纸名称：85毫米加农炮身管；2绘图比例：1:10 ； 3数量：1 ；4绘图方法：半剖式。1.3 在绘制过程中应注意问题1绘图前先设置图限、图层；2不同类型的对象绘制在不同的图层上，利于以后修改；3设置线宽显示比例，使粗细线显示协调
8、；4内螺纹的大径为细实线，小径为粗实线；5标注前先设置标注样式，包括非圆直径、角度、标准标注等；6将图形缩小到A4图纸后，应注意放大线宽。2 用AutoCAD绘出二维几何模型建立有限元模型有两种方法，输入法和创建法。输入法是直接输入由其他CAD软件创建好的实体模型，创建法是在ANSYS中从无到有地创建实体模型，两者并不是完全分开的。但由于ANSYS在创建模型是过于繁琐，本次课程设计采用输入法建立有限元模型。利用AUTOCAD2011,以y轴为火炮身管的对称轴绘制截面图的右侧局部，并利用CAD中面域功能将所绘制的图形面域化。将上述绘制好的图形以“SAT文件格式导出 ,保存并命名。3 问题分析3.
9、1 85mm火炮身管静态受力分析身管的材料参数为：弹性模量E=210GPa,泊松比u=0.3：此模型后端施加X轴方向固定位移约束，在身管的膛低和坡膛之间内侧外表垂直内外表方向上施加257MPa的均布载荷。模型如图3-1所示。图3-13.2 确定问题X围在对问题有了初步了解以后，进一步要弄明白问题涉与的领域，即确定问题的X围。对问题分析可知本问题属于结构力学领域中的静态分析问题且在材料变形的线性变形的X围内。4 建立有限元模型建立模型包括设定分析作业和标题；定义单元类型和实常数；定义材料属性；导入几何模型；划分有限元网格。其具体步骤为：4.1 设定分析作业名和标题在进展一个新的有限元分析时，通常
10、需要修改数据库名，并在图形输出窗口中定义一个标题来说明当前进展的工作内容。另外，对于不同的分析X畴结构分析，热分析，流体分析，电磁场分析等，ANSYS所用的主菜单的内容不尽一样，为此，需要在分析开始时选定分析内容的X畴，以便ANSYS显示出与其相对应的菜单项选择项。1) 打开定义工作文件名:执行File-Change Jobname-85火炮如图4-1所示。 图4-12) 定义工作标题：执行File-Change Tile- 85如图4-2所示。图4-23) 更改工作文件储存路径：执行File-Chang Directory-C:-Users-Administrator-Desktop-85h
11、uopao 如图4-3所示。图4-34) 定义分析类型，执行Main Menu-Preferences,如图4-4所示。 图4-44.2 定义单元类型在进展有限元分析时，首先应该根据分析问题的几何结构，分析类型和所分析的问题精度要求等，选定适宜具体分析的单元类型。本次选用四节点四边形板单元PLANE182。PLANE182不仅可用于计算平面应力问题，还可以用于分析平面应变和轴对称问题。单元类型对话框如图4-5所示。图4-51） 定义单元类型，执行Main Menu-Preprocessor-Element Type-Add弹出Element Type 对话框.如图4-6所示。图4-62） 单击Options按钮，打开图4-7所示对话框，在Element behavior(单元行为方式)下拉列表框中选择Axisymmetric轴对称选项。图4-7本次选用的单元类型不需要定义实常数，故直接定义材料属性。1） 执行Main menu-Preprocessor-Material Props-Material models,在Define material model behavior对话框中，双击Structural-Linear-Elastic-Isotropic.如图4-8所示。图4-8
