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CAE实用软件实训结业论文 10604020819 穆俊超 106040208班 机械设计方向 此例是发动机活塞的有限元分析，其目的是检验该活塞的结构强度。
活塞顶部受 到向下的均布载荷为10MPa，材料弹性模量 E = 2.1* 1011 p a ，泊松比 ？ = 0.3 。 题目分析；对活塞的中间两个通孔进行限制，并且是完全限制，六个方向的约束 全部施加上去，并且是在两个位置 Solid 1.3 1.8，都施加限制，而在顶部只设置 五个方向的约束，竖直向下的约束不加限制，这样才可以施加均布载荷，网格类 型为 Type→Solid, 1.新建一个数据库文件， 【File】 .新建一个数据库文件， 【 】 1） 选择菜单 【File】 →New， 文件名→输入文件名 mjc， 单击 。
Analysis Code→MSC.Nastran,Analysis Type→Structural，单击 。 2.导入 CAD 几何模型 . 选择菜单【File】→Import,Object→Model, Source→Parasolid xmt， 选择 piston.x_t，单击 ，单击 。
3.划分有限元网格， .划分有限元网格， 划分网格：Action→Create,Object→Mesh,Type→Solid, Elem Shape→Tet, Mesher → Tetmesh , Topology → Tet10 , Input List → Solid 1 ， 选 中 Automatic Calculation，单击 。 4.施加边界条件， .施加边界条件， 1） 施加固定约束： Action→Create, Object→Displacement, Type→Nodal, New Set Name→mjc1，单击 ，Translations
2）施加均布载荷：Action→Create,Object→Pressure,Type→Element Uniform, New Set Na→mjc2, Target Element Type t→3D， 单击 ， Pressure→1.0e7， 单击 ， 单击 ， 选中 Geometry, Select Solid Faces→Solid 1.32，单击 ，单击 ，单击 。 5.定义材料属性， .定义材料属性， 定义材料：Action→Create,Object→Isotropic,Method→Manual Input,Material Name→steel， 单击 ， Constitutive Model→Linear Elastic, Elastic Modulus→2.1e11, Poisson Ratio→0.3， 单击 ， 单击 。
6.定义单元属性， .定义单元属性， 1）定义单元属性：Action→Create,Object→3D,Type→Solid,Pry Set Name→ mjc3, Option(s) →Homogeneous、Standard Formulation， 单击 ， Material Name→Steel （在 Material Property Sets 中选择） 单击 ， ， Select ，单击 。 Members→Solid 1，单击 7.进行分析， .进行分析， 1）进行分析：Action→Analyze,Object→Entire Model,Method→Analysis Deck, Job Name→mjc，单击 ，Solution Type→LINEAR STATIC，单击 ， apply。
打开 NASTRAN， 选择 mjc1.bdf， 单击 。 此时， Patran 会将模型提交 Nastran 运算，会弹出一个 DOS 形式的窗口，显示 Nastran 的运行 情况，运算完成之后，计算机的扬声器会有提示音，同时，状态显示窗口关闭。
2） 读入分析结果： Action→Access Results, Object→Attach XDB, Method→Result Entities,Select Result File，文件名→mjc1.xdb，单击 ，单击 。 这样才可以进行后处理。
这一步骤， 是将 Nastran 的分析结果读入到 Patran 中来， 8.后处理， .后处理， 1）显示应力云纹图：Action→Create,Object→Quick Plot,Select Result Cases→ Default,A1: Static Subcase,Select Fringe Result→Stress Tensor,Quantity→von 。此时，活塞模型的 von Mises 弯曲应力云纹图就显示出 Mises，单击 来，如图 1-6 所示。
图 1-6 2）显示位移变形图：Action→Create,Object→Quick Plot,Select Result Cases→ Default,A1: Static Subcase , Select Deformation Result → Displacements Translational,Quantity→Magnitude，单击 。此时，活塞模型的位移变 形图就显示出来，如图 1-7 所。
2.有限元分析方法是指什么
有限元分析（FEA,Finite Element Analysis）利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。
利用简单而又相互作用的元素（即单元），就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。 有限元分析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合适的（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。 因为实际问题被较简单的问题所代替，所以这个解不是准确解，而是近似解。
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。 扩展资料： 有限元方法与其他求解边值问题近似方法的根本区别在于它的近似性仅限于相对小的子域中。
20世纪60年代初首次提出结构力学计算有限元概念的克拉夫（Clough）教授形象地将其描绘为：“有限元法=Rayleigh Ritz法+分片函数”，即有限元法是Rayleigh Ritz法的一种局部化情况。 不同于求解（往往是困难的）满足整个定义域边界条件的允许函数的Rayleigh Ritz法，有限元法将函数定义在简单几何形状（如二维问题中的三角形或任意四边形）的单元域上（分片函数），且不考虑整个定义域的复杂边界条件，这是有限元法优于其他近似方法的原因之一。
3.学有限元分析软件是ansys好学还是marc还学
1、ansys好学。ansys上手很快，一个月差不多了，固体、结构方面比较强。
2、ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件，是世界范围内增长最快的计算机辅助工程（CAE）软件，能与多数计算机辅助设计（CAD,computer Aided design）软件接口，实现数据的共享和交换，如Creo, NASTRAN, Alogor, I-DEAS, AutoCAD等。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。在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。ANSYS功能强大，操作简单方便，现在已成为国际最流行的有限元分析软件，在历年的FEA评比中都名列第一。目前，中国100多所理工院校采用ANSYS软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。
4.齿轮传动啮合力的有限元分析
正时齿轮传动直齿圆柱齿轮啮合过程几何关系及接触应力计算 一、外齿轮副啮合过程的几何关系 图1 外齿轮副的啮合情况 1、公式中的符号说明： 线：两点是两齿轮基圆的公切线上的两切点； 点：齿轮1齿根处与齿轮2齿顶圆上的啮合点； 点：齿轮1单齿啮合区下界点； 点：节点； 点：齿轮1单齿啮合区上界点； 点：齿轮2齿根处与齿轮1齿顶圆上的啮合点； 线：单齿啮合区； 线、：双齿啮合区； 线：齿轮传动的实际啮合线； m点： 齿轮传动的实际啮合线的中点。
：齿轮模数； ：齿轮压力角； ：小齿轮齿数； ：大齿轮齿数； ：齿轮齿顶高系数； ：齿轮径向间隙系数； ：小齿轮变位系数； ：大齿轮变位系数。 2、基本几何关系 已知： 、、、、、、、#（已知： 、、、、、、、） 无侧隙啮合方程： #（ ） 保证标准齿顶间隙的齿高降低系数： 讨论： {如果齿顶高不降低，且保证标准的齿顶间隙，则： if then 中心距： For so 实际中心距加大，而此时齿轮啮合将产生侧隙。
如果保证无侧隙啮合，且使齿顶高不降低，则不能保证标准的齿顶间隙，则： if then if then } 重合度= 3、有限元分析在Pro/E和Abaqus中建模用 分度圆齿厚 分度圆齿槽厚 因为 所以，齿厚圆心角 ，同理， 同理：齿槽圆心角 ， 齿槽圆心半角 ， 齿距圆心角 ， = 任意圆齿厚 （i=a,f，……） 两齿轮齿顶厚 （i=1,2） 节圆齿厚： 节圆齿距： 4、用赫兹公式求各啮合点接触应力和接触半带宽用 *** 因为，重合度大于2，所以： *** *** *** 二、有限元分析建模齿轮副装配用 在坐标系 中，根据 线与 轴的夹角画 线， 线与 轴夹角画 线，确定 线和 线两线之交点 公式：（ ） 在坐标系 中，根据 线与 轴的夹角画 线， 线与 轴夹角画 线，确定 线和 线两线之交点 公式：（ ） 线方程： 线方程： 点坐标： = 三、外齿轮副啮合过程的接触应力和半带宽的计算公式 （相当于轴线互相平行的两圆柱体的接触） 接触问题公式中所采用的符号意义如下： 、弹性体1、2的弹性模量。 、弹性体1、2的波桑比。
、弹性体1、2的曲率半径。 当接触面为狭矩形时，为短形宽度之半。
接触面上的最大压应力。 1、接触半带宽 当 时，则得： 当 ， 时，则得 ： ： 2、最大接触应力 当 时，则得 当 ， 时，则得 ： ： 3、物体接触后移近的距离 当 时，则得 当 ， 时，则得 ： ： 对直齿圆柱齿轮： ， 其中B为有效齿宽，T为转矩，Fn为齿廓法向载荷。
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