【正文】 Proe/ENGINEER 軟件 的 特異 在于以下 的 幾點(diǎn)： （ 1） 相連 的 特征方面 可以 通過(guò) 繪制 不同的 部件 、 繪制及組裝 等方式，可利用Proe/ENGINEER 來(lái)印證 設(shè)計(jì)的三維 模型。該課題角支座的應(yīng)力分布規(guī)律，課題具有使用價(jià)值 ,是對(duì)角支座的強(qiáng)度進(jìn)行深刻的研究和分析 ,對(duì)支座進(jìn)行了受拉、受剪和受壓力學(xué)性能參數(shù)分析和經(jīng)濟(jì)性比較 ,找出了主要影響因素、影響規(guī)律和影響大小。動(dòng)載分析分析可以在動(dòng)載荷作用下支座的應(yīng)力和應(yīng)變隨載荷的變化做出分析，這個(gè)分析實(shí)驗(yàn)可以在角支座運(yùn)用于橋梁建筑時(shí)對(duì)角支座的抗震做出分析，在動(dòng)載荷的作用下，分析研究結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，主要關(guān)心在所施加的載荷譜上支座各主要部件的應(yīng)變隨時(shí)間變化。繼續(xù)在此平面作圖并選擇長(zhǎng)方形的上半部建立一個(gè)寬 40cm 的相同長(zhǎng)度的長(zhǎng)方形并拉伸 160cm，在拉伸的長(zhǎng)方形挖同樣的 6 個(gè)螺孔。根據(jù)角支座受力的各種受力圖來(lái)設(shè)計(jì)能夠承載更大的力的產(chǎn)品，選擇更合適的材料或產(chǎn)品形狀等等，使設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品能夠承受更大的載荷，質(zhì)量和性能更強(qiáng)。 Load。角支座廣泛使用于各種建筑 ,是人類建筑活動(dòng)中必不可少的零件 ,有不可替代的作用。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 本科畢 業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 題 目 角支座建模及強(qiáng)度分析 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部 門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。角支座在工作過(guò)程中承受較大的彎曲載荷作用，是拉彎復(fù)合變形典型零件，要求其具有足夠的強(qiáng)度和剛度要求，才能滿足使用要求。 Stress analysis 前 言 4 角支座的建模及強(qiáng)度分析充分體現(xiàn)了現(xiàn)代 CAD/CAM 技術(shù)的快速發(fā)展和高超的應(yīng)用， CAD/CAM 技術(shù)即計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)制造與計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)。 現(xiàn)代角支座的發(fā)展和應(yīng)用雖然已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)高的水平，但因?yàn)榻侵ё枰惺茌^大的彎曲載荷作用，要求具有很高的剛度和強(qiáng)度，但是受限于材料的限制，角支座的發(fā)展也已達(dá)到一個(gè)瓶頸。之后再零件中做出支撐塊，即完成角支座三維模型的建立。 利用 ANSYS 軟件對(duì)角支座進(jìn)行受力分析和材料變形分析可以，觀察受力表即可生動(dòng)的看出角支座各個(gè)部位受力的大小，顏色較深的部位即為受力較大的地方。 也 對(duì) 可能 影響支座設(shè)計(jì)的問(wèn)題和 角支座 應(yīng)力集中 方面進(jìn)行 了分析 ， 研究了決定 接觸應(yīng)力大小 、 應(yīng)變大小和位移 的主要因素 ，研究 了減小應(yīng)力集中 、 應(yīng)變和位移 的 具體構(gòu)造和 措施 ， 并對(duì) 角支座的具體設(shè)計(jì) 進(jìn)行了探討 ，研究和提出具體的建議。 因?yàn)?ANSYS 軟件的各個(gè)功能是可以互相影響的，假如裝備過(guò)程中的任意一個(gè)零件產(chǎn)生變化，軟件就能夠獎(jiǎng)池變化在其余的部件和圖繪上將其反應(yīng)出來(lái)。 用這種方法構(gòu)建的三維實(shí)體模型，可以在軟件按照設(shè)定來(lái)直接生成三維實(shí)體模型 在 ，十分的方便裝配。不管是多繁瑣的三維實(shí)體模型，它都是由一個(gè)一個(gè)最簡(jiǎn)單的的幾何特征來(lái)構(gòu)建的，所以我們?cè)O(shè)計(jì)者一定要時(shí)刻牢記從簡(jiǎn)便到繁瑣，從容易到困難的設(shè)計(jì)思路。 而且 Pro/ENGINEER 軟件具有繪制單一的半徑 、 變化半徑的圓角或者是單邊及多邊的等各種全面的圓角的功能， Pro/ENGINEER 有一個(gè)獨(dú)特的功能就是如果設(shè)計(jì)者想要改變圓順部位的外觀的視覺(jué)變化，就能夠利用改變圓角的形勢(shì) 、 圓角的相交面等方法來(lái)改變。 用戶使用軟件的急速三維實(shí)體模型技術(shù)，能夠極大的提高設(shè)計(jì)產(chǎn)品的周期，對(duì)提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)速度和質(zhì)量有很大的幫助。 這就是的是記者使用數(shù)值模擬，簡(jiǎn)化其構(gòu)造的方法去解決 。其軟件的應(yīng)用面廣泛，分析功能強(qiáng)大，很受各行各業(yè)的設(shè)計(jì)者們的喜愛(ài) 。目前已有的鑄鋼萬(wàn)象角支座通?？估涂辜舫休d能力較小，就比如在坦桑尼亞體育館工程中采用的鑄鋼萬(wàn)象角支座。由于對(duì) ANSYS 軟件的不精通，這次文獻(xiàn)綜述并未得到令人滿意的角支 座應(yīng)力網(wǎng)格和圖案，使得對(duì)角支座的強(qiáng)度分析閑的非常散亂，數(shù)據(jù)也十分的不健全。有限元法應(yīng)用領(lǐng)域最廣。 有限元法的特點(diǎn) 有限元分析法是對(duì)于結(jié)構(gòu)力學(xué)分析迅速發(fā)展起來(lái)的一種現(xiàn)代計(jì)算方法。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們正在不斷建造更為快速的交通工具、更大規(guī)模的建筑物、更大跨度的橋梁、更大功率的發(fā)電機(jī)組和更為精密的機(jī)械設(shè)備。這個(gè)解不是準(zhǔn)確解，而是近似解，因?yàn)閷?shí)際問(wèn)題被較簡(jiǎn)單的問(wèn)題所代替。 ② 求解域離散化：將求解域近似為具有不同有限 大小和形狀且彼此相連的有限個(gè)單元 組成的離散域，習(xí)慣上稱為有限元網(wǎng)絡(luò)劃分?？傃b是在相鄰單元結(jié)點(diǎn)進(jìn)行，狀態(tài)變量及其導(dǎo)數(shù)（可能的話）連續(xù)性建立在結(jié)點(diǎn)處。廣泛 應(yīng)用于核工業(yè)、鐵道、石油化工、機(jī)械工程、航空航天、土木工程、能源、交通、國(guó)防軍工、電子、造船、輕工、生物制藥、地礦、水利、日用家電等一般工業(yè)及科學(xué)研究領(lǐng)域。此后有限元不斷在工程上唄研究和應(yīng)用，同時(shí)數(shù)學(xué)家發(fā)展了微分方程的近似解法，包括有限差分法，變分原理和加權(quán)余量法，為有限提供了數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。大部分角支座的結(jié)構(gòu)都十分簡(jiǎn)單，特點(diǎn)鮮明，如下圖即為典型的角支座三維結(jié)構(gòu)模型。故將單元類型選為 SOLID185。在工程上常常通過(guò)支座將構(gòu)件支承在基礎(chǔ)或另一靜止的構(gòu)件上。 (2)固定鉸支座 :可以轉(zhuǎn)動(dòng)，水平、垂直方向不能移動(dòng)。確定后選中長(zhǎng)方形拉伸 40cm，然后繼續(xù)在此平面上作圖，畫(huà)出一個(gè)直徑 30cm 的圓形并陣列出其他 5 個(gè)。 角支座加約束 28 將角支座下底座固定完成后即可對(duì)角支座的上部施加載荷即為 500，角支座載荷的施加點(diǎn)為角支座上部的 6 個(gè)螺孔面。 查看應(yīng)力 角支座各個(gè)方向和總的應(yīng)力圖 圖 1 X 方向的位移圖 33 圖 2 Y 方向的位移圖 圖 3 Z 方向的位移圖 34 角支座 總 的應(yīng)力圖 接觸應(yīng)力集中點(diǎn)分析 由角支座的應(yīng)力圖可以清晰的觀察到 位移最大的部位為角支座上部螺孔的右上方，其形變非常 明顯，越是角支座材料薄弱的部位其發(fā)生的形變也越大。 結(jié)論 論文以角支座的建模及強(qiáng)度分析作為研究課題，以 Pro/E 軟件 對(duì)角支座的精確建模 ，以有限元理論為基礎(chǔ)，以 ANSYS 有限元分析軟件作為研究工具，對(duì) 角支座的強(qiáng)度作 有限元分析， 得出如下結(jié)論： 利用 Pro/E 軟件來(lái)創(chuàng)建漸 角支座三維有限元 模型， 為有限元的分析和計(jì)算 提供了極大的方便，因?yàn)檩^ ANSYS 來(lái)說(shuō)， Pro/E 軟件進(jìn)行三維建模更方便容易。 5 角支座的有限元結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算分析 軟件計(jì)算 和內(nèi)容 由于角支座的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)和網(wǎng)格的最大粗糙尺寸，所以軟件的計(jì)算過(guò)程也十分簡(jiǎn)單 ,加載 完成后求解 如下圖 求解 29 計(jì)算過(guò)程如下圖 軟件計(jì)算過(guò)程 等待軟件件算完成如下圖 計(jì)算完成 在電腦完成計(jì)算之前不能隨便操作電腦，因?yàn)榇藭r(shí)軟件正處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)計(jì)算的過(guò)程， 電腦的大部分運(yùn)算資源被占用，在執(zhí)行其他操作的話可能會(huì)造成軟件的崩潰，造成計(jì)算失敗和數(shù)據(jù)的丟失。繼續(xù)在此平面作圖并選擇長(zhǎng)方形的上半部建立一個(gè)寬 40cm 的相同長(zhǎng)度的長(zhǎng)方形并拉伸 160cm，在拉伸的長(zhǎng)方形挖同樣的 6 個(gè)螺孔。固定鉸支座的約束反力，可以用FRA 和一未知方向角 α 表示， 也可以用一個(gè)水平力 FXA 和垂直力 FYA 表示。支座對(duì)它所支承的構(gòu)件的約束反力也叫支座反力。 （ 2）單擊 Add/Edit/Delete 按鈕，如圖 所示彈出 Library of Element Type對(duì)話框，在左側(cè)列表框中選擇 Solid，在右側(cè)列表框中選擇 Brick 8 node 185 即可。因?yàn)榻侵ё?機(jī)械工程中的經(jīng)常使用的支撐類結(jié)構(gòu)，在工作過(guò)程中承受較大的彎曲載荷作用，是拉彎復(fù)合變形典型零件，要求其具有足夠的強(qiáng)度和剛度要求，所以角支座大都對(duì)材料有很高的要求，鑄造的也都比較厚實(shí)，以用來(lái)支撐較大的載荷和抵抗彎曲作用提高剛度和強(qiáng)度。并且出現(xiàn)了許多專業(yè)的有限元分析軟件公司。 ANSYS 軟件提供了一個(gè)不斷改進(jìn)的功能清單，包括結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析、非線性分析、熱分析、電磁場(chǎng)分析、流體動(dòng)力學(xué)分析等分析類型。 聯(lián)立方程組的求解可用直接法、選代法和隨機(jī)法。 ③ 確定狀態(tài)變量及控制方法：一個(gè)具體的物理問(wèn)題通?？梢杂靡唤M包含問(wèn)題狀態(tài)變量邊界條件的微分方程式表示，為適合有限元求解，通常將微分方程化為等價(jià)的泛函形式。 有限元是那些集合在一起能夠表示實(shí)際連續(xù)域的離散單元。例如分析計(jì)算高層建筑和大跨度橋梁在地震時(shí)所受到的影響，看看是否會(huì)發(fā)生破壞性事故；分析計(jì)算核反應(yīng)堆的溫度場(chǎng)，確定傳熱和冷卻系統(tǒng)是否合理；分析渦輪機(jī)葉片內(nèi)的流體動(dòng)力學(xué)參數(shù)，以提高其運(yùn)轉(zhuǎn)效率。 有限元分析軟件目前最流行的有： ANSYS、 ADINA、 ABAQUS、 MSC 四個(gè)比較知名比較大的公司，其中 ADINA、 ABAQUS 在非線性分析方面有較強(qiáng)的能力目前是業(yè)內(nèi)最認(rèn)可的兩款有限元分析軟件， ANSYS、 MSC 進(jìn)入中國(guó)比較早所以在國(guó)內(nèi)知名度高應(yīng)用廣泛。 此后雖然很多的物理學(xué)家 、 建筑工程師 、機(jī)械工程師和數(shù)學(xué)家都對(duì)有限元法進(jìn)行過(guò)深入的研究，但是直到 1960 年才借助于電子數(shù)值計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)、發(fā)展和大量的使用，才使得有限單元法的完善和發(fā)展有了快速的發(fā)展，初步的完善了有限元法的理論。只有等待具有更大強(qiáng)度和硬度的新型材料的問(wèn)世才能研究設(shè)計(jì)出，性能更好價(jià)值更高的角支座產(chǎn)品。目前國(guó)內(nèi)最大噸位的新型鑄鋼萬(wàn)象角支座采用符合德國(guó) DIN17182 標(biāo)準(zhǔn)的 GS—20Mn5 經(jīng)調(diào)質(zhì)處理可焊接高韌性的鑄鋼材料鑄造而成，它有上支座高度減小，支座承載能力和剛度提高，有助于實(shí)現(xiàn)高度 減小、弱構(gòu)件；較小上制作的高度有助于減小鑄鋼材料的用量，節(jié)省造價(jià)的優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛的應(yīng)用于各種建筑之中，具有十分遠(yuǎn)大的發(fā)展前景和使用價(jià)值，是角支座的典型代表，體現(xiàn)了角支座發(fā)展的最高水品及成果。 設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)及內(nèi)容 目前 角支座的發(fā)展已經(jīng)十分細(xì)致和龐大，各種角支座的類型用途和性能等都已經(jīng)十分發(fā)達(dá)，其中最具代表性的就是大噸位鑄鋼萬(wàn)向絞支座。他們 大 多 是 FORTRAN 語(yǔ)言編寫(xiě)， 數(shù)量有好 幾萬(wàn)條甚至幾十萬(wàn)條語(yǔ)句， 他們的應(yīng)用面也越來(lái)越廣 ，不僅包含 多種程序下的有限元分析程序，而且?guī)в泄δ軓?qiáng)大的前、后處理程序。隨著 Pro/ENGINEER 軟件 的 與時(shí)俱進(jìn) 、 完善自身 ，越來(lái)越多的 理想 被 實(shí)現(xiàn) ，越來(lái)越多的 問(wèn)題被非常輕易的解決 。 Pro/ENGINEER 軟件有兩種不同的方法提供給使用者來(lái)構(gòu)造三維實(shí)體模型外觀的壁厚 ： （ 1） 基于設(shè)計(jì) 的 三維實(shí)體的 內(nèi)部 構(gòu)造來(lái)增加特別單元 ， 例 切除（ Cut） 、 加強(qiáng)筋（ Rib）、孔（ Hole） 、如填料（ Protrusion） 等 等， 采用偏移曲面片使設(shè)計(jì)構(gòu)造出相同的壁厚，是三維實(shí)體模型一點(diǎn)一點(diǎn)的完善，對(duì)曲面的外觀設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)十分有利 。 （ 4） 在設(shè)計(jì)之初必須確認(rèn)曲面是不是與設(shè)計(jì)要求的相符，所以必須要檢查曲率變化的持續(xù)性及曲面