机械动力学试验参考指导书.doc

机械动力学实 验 指 导 书姓名 班级 学号 南京农业大学工学院机械工程系机械设计教研室编目 录实验一 曲柄滑块机构动力学模仿1实验二 单摆机构动力学模仿9实验三 弹簧阻尼器机构动力学模仿15实验四 连接板有限元分析23实验五 连杆有限元分析32实验六 活塞有限元分析42实验一 曲柄滑块机构动力学模仿一、实验目1初步掌握多体动力学分析软件ADAMS中实体建模办法；2初步掌握ADAMS中施加约束和驱动办法；3计算出在该驱动作用下滑块运动位移、速度和加速度。二、实验设备和工具1ADAMS软件；2CAD/CAM机房。三、实验原理按照曲柄滑块机构实际工况，在软件中建立相应几何、约束及驱动模型，即按照曲柄滑块机构实际尺寸，建立曲柄、连杆和滑块几何实体模型；把曲柄和连杆、连杆和滑块之间实际连接简化成铰连接，滑块和滑道之间连接简化成棱柱副连接，从而在软件中建立其连接副模型；把曲柄驱动运动建立相应驱动模型； 然后运用计算机进行动力学模仿，从而可以求得曲柄、连杆和滑块零件在实际工况下任何时间、任何位置所相应位移、速度加速度，以及约束反力等一系列参数。四、实验环节1. 启动ADAMS/View程序1.1 在windows XP开始启动，选取所有程序，再选取MSC.software，然后选取MSC.ADAMS中Aview，启动ADAMS/View程序；1.2 在欢迎对话框，选取Create a new model 项；在模型名称栏输入pistonpump；重力设立选取Earth Normal参数；单位设立选取MKS系统（M，KG，N，SEC，DEG，H）；1.3 选取OK按钮。2. 检查和设立建模基本环境2.1 检查默认单位系统 在Settings菜单中选取Units 命令，显示单位设立对话框，当前设立应当为MKS系统。2.2 设立工作栅格（1）在Settings菜单，选取Working Grid命令，显示设立工作栅格对话框；（2）设立Size X=2.0， Size Y=1.0， Spacing X=0.05， Show Working Grid=on；（3）选取 OK按钮。2.3 动态调节活动窗口 在主工具箱中，选取工具 ，在窗口内上下拖动鼠标，使之显示整个工作栅格。2.4 设立图标 在Settings菜单，选取Icons命令，显示图标设立对话框；在New Size栏输入0.1；选取OK按钮。2.5 检查重力设立 在Settings菜单，选取Gravity命令，显示设立重力加速度对话框；当前重力设立应当为X=0，Y=-9.80665，Z=0，Gravity=ON；选取OK按钮。2.6 设立ADAMS默认存盘目录。在File菜单，选取Select Directory栏，显示寻找目录对话框；输入要存盘途径，选取OK按钮。3. 几何建模3.1 按F4键，显示坐标窗口。表1-1 定义连接点及坐标3.2定义连接点 鼠标右击主工具箱几何建模工具集，选用定义点工具；选取参数；Add to Ground， Dont attach； 按照表1-1所示坐标，分别定义A、B、C点。坐标点变量名XYZAPOINT_10.00.00.0BPOINT_20.30.00.0CPOINT_31.30.00.03.3 圆盘几何建模（1）在几何建模工具集，选用圆柱体建模工具；（2）在参数设立栏，设立New Part； Length=ON， Length=0.1；Radius=ON， Radius=0.3；（3） 用鼠标选取 POINT_1点为起始绘图点，拖动鼠标，此时可以看见几何形体随鼠标拖动变化方向。释放鼠标键，完毕圆盘形体建模；（4）变化圆盘方向。用鼠标选取屏幕上无对象处，放弃当前对圆盘选取；将鼠标置于点（0，0，0）用右键显示弹出式菜单；在Part_1下方，选取MAR_1，再选取Modify，显示修改对话框；输入：Orientation=(0.0，0.0，0.0)，选取OK按钮。可以看见圆盘变化了放置方向；（5）变化圆盘位置。 在主工具箱，选取；选取不同视图方向工具，从不同方向观看圆盘，可以看到圆盘在Z轴方向不对称于栅格平面。选取MAR_1， 再选取Modify；显示修改对话框；在Location栏，将0，0，0改为0，0，-0.05；选取OK按钮，圆盘移动到对称于栅格平面位置；（6）变化圆盘名称。将鼠标置于圆盘处，显示弹出式菜单，选取PRAT_1，再选取Rename，显示改名对话框；在New Name栏，将PART_1改为wheel， 选取OK按钮；（7）设立圆盘物理性质。在圆盘处，显示弹出式菜单菜单，选取wheel，再选取Modify，显示修改对话框；在Define mass by 栏，选取Geometry and Density， Density栏，输入7800；选取OK按钮。3.4 连杆几何建模（1）在几何建模工具集，选用连杆建模工具；（2）在参数设立栏，选取New Part； Width=ON， Width=0.15； Depth=ON， Depth=0.05；（3）选取POINT_2点为起始绘图点，拖动鼠标POINT_3，释放鼠标键，完毕建模；（4）变化连杆名称。在连杆处，显示弹出式菜单，选取PRAT_1，再选取Rename，显示改名对话框；在New Name栏，将PRAT_1改为handle，选取OK按钮；（5）设立连杆物理性质。在连杆处，显示弹出式菜单选取handle，再选取Modify，显示修改对话框；在Define mass by 栏，选取User Input；输入：Mass=65，选取OK按钮。3.5 滑块几何建模（1）在几何建模工具集，选用立方体建模工具；（2）在参数设立栏，选取New Part； Height=ON， Height=0.3； Depth=ON， Depth=0.3；（3)选取点（1.15，-0.15，0）为起始绘图点，拖动鼠标点（1.55，0.15，0），释放鼠标键，产生滑块几何模型；（4）变化滑块位置。在点（1.15，-0.15，0）处，显示弹出式菜单，选取MAR_1，再选取Modify，显示修改对话框；在在Location栏，将1.15，-0.15，0改为1.15，-0.15，-0.15；选取OK按钮；（5）变化滑块名称。在滑块处，显示弹出式菜单，选取PART_1，再选取Rename，显示改名对话框；在New Name栏，将PRAT_1改为piston，选取OK按钮；（6）设立滑块物理性质。在滑块处，显示弹出式菜单选取piston，再选取Modify，显示修改对话框；在Define mass by 栏，选取Geometry and Material Type；在Material Type栏中右击显示弹出式菜单，选取Material，再选取Browse，显示数据库浏览器，选取Brass，选取OK按钮。4. 施加运动副和驱动4.1 施加铰接副 圆盘在A点处通过铰接副同地面框架连接，在B、C点处分别通过铰接副将圆盘与连杆，连杆和滑块连接。（1）添加圆盘与地面框架铰接副。在主工具箱连接工具集，选取铰接副；在参数设立栏，选取1Location，Normal To Grid；选取POINT_1点，完毕设立。（2）添加圆盘与连杆铰接副。连接工具集，选取铰接副；在参数设立栏，选取2-Bod-1Loc，Normal to Grid； 依次选取：圆盘、连杆、POINT_2，完毕设立。（3）添加连杆与滑块铰接副。连接工具集，选取铰接副；在参数设立栏，选取2-Bod-1Loc，Normal to Grid； 依次选取：连杆、滑块、POINT_3，完毕设立。4.2 仿真观看当前模型运动状况（1）在主工具箱，选取仿真工具；（2）在主工具箱参数设立栏，选取Dynamic，取End Time=5.0， Steps=200；（3）选取，开始仿真分析。4.3 添加棱柱副（1）在主工具箱，选取棱柱副工具。（2）在主工具箱参数设立栏，选取2-Bod-1Loc，Pick Feature。（3）依次选取：滑块、地面、POINT_3、方向指向圆盘，完毕设立。4.5 定义圆盘运动（1）在主工具箱运动工具集，选取旋转运动工具图标，显示定义旋转运动对话框；（2）在Set up栏，输入360；选取 JOINT_1，完毕转速设立。4.6 施加滑块作用力F（1）定义点作用点。在主工具箱几何建模工具集，选用定义点工具；选取参数：Add to Ground，Dont attach，选取点（1.55，0，0），定义点POINT_4。（2）在主工具箱力工具箱，选取单作用力图标，显示施加力对话框。（3）在参数设立区，输入和选取：Direction=Space Fixed； Construction=Pick Feature；Characteristic=Custom。 FORCE_1=ON， FORCE=10000（4）依次选取：滑块、点POINT_4（1.55，0，0）和鼠标箭头指向圆盘方向；设立FORCE_1同步显示修改力对话框。（5）保存曲柄滑块机构模型。 在File菜单，选取Save Database。当前模型轴测视图如图1-1所示：图1-1 曲柄滑块机构模型5. 对曲柄滑块机构进行仿真分析5.1 仿真分析（1）在主工具箱，选取仿真工具。（2）在主工具箱参数设立栏，选取Dynamic，取End Time=2.5， Steps=200。6. 建立测量（滑块位移、速度、加速度）（1）鼠标右键单击需要测量部件，系统打开右键快捷菜单，选取Measure；（2）系统打开参数对话框，如图1-2，将Characteristic设为CM Position，Component 设为X，测量X向位移；（3）点击Apply，浮现空白测量窗口；（4）重复上述环节，将Characteristic设为CM Velocity，新建测量速度；（5）重复上述环节，将Characteristic设为CM Acceleration，新建测量加速度；图1-2 设立参数（6）建立测量窗口后，点击工具箱中仿真图标，按照先前设立进行仿真，仿真成果如图1-3所示；（7）如需测量其她部件位移、速度、加速度以及力其测量办法相似。图1-3 仿真成果五、思考题1建模时一方面建立了工作栅格，工作栅格作用是什么？2建模时输入坐标是相对于哪个坐标而言，该坐标系在ADAMS软件中相应是何名称？3请尝试在栏杆中心处建立测量点，并把连杆中心处位移、速度、加速度模仿出来？六、实验报告按照如下规定递交实验报告1建模规定把建模完毕图抓图1幅，粘贴于实验报告中，并对作图过程作简要论述。2. 施加运动副和驱动规定把运动机构施加运动副和驱动完毕图抓图1幅，粘贴于实验报告中，并对施加运动副和驱动作简要论述。3. 模仿成果规定把滑块运动位移、速度、加速度模仿出来，分别抓图1幅，粘贴于实验报告中，并对模仿成果作简要论述。实验二 单摆机构动力学模仿一、实验目1掌握多体动力学分析软件ADAMS中实体建模办法；2掌握ADAMS中施加约束和驱动办法；3计算出单摆运动位移、速度和加速度。二、实验设备和工具1ADAMS软件；2CAD/CAM机房。三、实验原理按照单摆机构实际工况，在软件中相应几何及约束模型，即按照单摆机构实际尺寸，建立单摆几何实体模型；把摆臂和大地之间实际连接简化成铰连接，从而在软件中建立其连接副模型；按照摆臂初始运动参数，如初始转角和转速建立相应驱动模型；然后运用计算机进行动力学模仿，从而可以求得摆臂在实际工况下任何时间、任何位置所相应位移、速度加速度，以及摆臂和大地铰接点处约束反力等一系列参数。四、实验环节1问题描述图2-1为单摆机构简图，AB为匀质杆，质量2kg，长450mm，A点铰接固定，杆AB在垂直平面内摆动，求当=30度时，角速度为3rad/s时，铰接点A处支撑力。图2-1 单摆机构简图B A2. 运营ADAMS2.1 通过开始程序菜单运营ADAMS，或直接双击桌面图标，运营ADAMS；2.2 浮现ADAMS界面，选取Create a new model；2.3 确认Gravity（重力）文本框中是Earth Normal(-Global Y),Units(单位) 文本框中是MM，K，S，确认后单击OK按钮；2.4 在Settings下拉菜单中选取Working Grid，系统打开参数设立对话框，在spacing栏，X和Y 都输入25mm。3. 建立几何模型3.1 用鼠标右键单击几何工具箱，弹出级联图标，用鼠标左键选中杆件图标；3.2 系统打开参数设立对话框，如图2-2所示，确认在工具箱下方文本框中显示New Part。选中Length选项，输入45.0cm，即摆臂长度。选种width选项，输入2.0cm，选中Depth选项，输入2.75cm；3.3 按F4打开坐标框，鼠标单击（-225，0，0）作为摆臂左侧起点，然后单击右侧水平方向任一点，ADAMS自动生成摆臂，如图2-3所示； 图2-3摆臂图2-2 参数设立对话框 4. 设立模型参数4.1 设立摆臂质量鼠标右键单击摆臂Part_2，在右键打开快捷菜单中选取Modify，弹出修改对话框，在Define mass by栏中选取User Input.，在Mass栏输入2.0，单击OK按钮。4.2. 设立摆臂位置（1）在工具箱中选取定位图标。系统打开参数设立对话框，在Angle栏输入30，此时摆臂高亮显示；（2）点击顺时针箭头，摆臂转向与水平方向成30度，如图2-4所示。图2-4 转动摆臂位置5. 建立单摆支点5.1 在主工具箱中选取铰接副。系统打开参数设立对话框，确认在工具箱下方Construction文本框中显示1Location 和Normal to Grid；5.2 鼠标左键点击摆臂左端点PART_2.MARKER_1；5.3 在大地和摆臂之间生成一种铰接支点，如图2-5所示。图2-5 建立铰接点6. 设立初始运动6.1 鼠标右键点击摆臂，在打开右键快捷菜单中选取Modify命令，系统打开修改对话框，在Category 项选取Velocity Initial Conditions；6.2 在Angular velocity about项选取Part CM；6.3 在下面选项中选取Z轴，并输入3.0r。输入完毕后单击OK按钮。7. 验证模型7.1通过验证模型可以发现建模过程中错误，ADAMS会自动检测某些错误，如为连接约束，动力系统中无质量部件，无约束部件等。并给出警告也许引起问题。7.2 在ADAMS窗体右下角，用鼠标右键点击Information按钮。7.3 在弹出级联图标中选取Verification图标，弹出信息窗口。模型验证无误后，关闭信息窗口。模型建立完毕后，对模型进行仿真。8. 设立A点支撑力测量8.1 鼠标右键点击单败A点，选取JOINT_1然后选取Measure，弹出铰接测量对话框，在Characteristic栏选取Force，component栏选取mag（幅值）。设定完毕单击OK按钮；8.2 浮现一种空白测量窗口。9 运营仿真图2-6 单摆转角测量曲线9.1 点击工具箱中仿真图标，系统打开参数设立对话框，将End Time设为0.5，Step设为50。9.2 点击开始按钮，单摆开始摆动，测量曲线如图2-6所示。10. 获得支承反力10.1 在测量窗口空白处点鼠标右键，选取Plot:scht1transfer to full plot，如图2-7所示，在ADAMS/Postprocessor环境下绘制测量曲线；10.2 选取plot Tracking 图标。规定计算时条件即为开始仿真时条件，把鼠标置于仿真曲线开始位置；10.3 窗口顶端，X为仿真时间，y为支撑力，即要计算支撑力，成果显示为10.72N。图2-7 铰接点处作用反力测量曲线五、思考题1请尝试在摆臂中心处设立测量点，并模仿出摆臂在该中心点处运动位移、速度和加速度？2设立单摆初始位置和初速度不同步，请模仿出单摆运动状况？3. 进行动力学模仿时，参数End time和Steps分别表达什么含义？六、实验报告按照如下规定递交实验报告1建模规定把摆臂建模完毕图抓图1幅，粘贴于实验报告中，并对作图过程作简要论述。2. 施加运动副和驱动规定把单摆运动机构施加运动副和驱动完毕图抓图1幅，粘贴于实验报告中，并对施加运动副和驱动作简要论述。3. 模仿成果规定把摆臂运动位移、速度、加速度模仿出来，抓其中1幅图，粘贴于实验报告中，并对模仿成果作简要论述。实验三 弹簧阻尼器机构动力学模仿一、实验目1掌握多体动力学分析软件ADAMS中实体建模办法；2掌握ADAMS中施加约束和驱动办法；3计算出弹簧阻尼机构运动时，弹簧振子位移、速度、加速度和弹簧位移与弹簧力相应关系。二、实验设备和工具1ADAMS软件；2CAD/CAM机房。三、实验原理按照弹簧阻尼器机构实际工况，在软件中建立相应几何、约束及驱动模型，即按照弹簧阻尼器机构实际尺寸，建立弹簧、阻尼器和质量块几何实体模型；质量块运动为上下作自由衰减运动，可以理论简化为在质量块与大地之间建立平动副，弹簧、阻尼器共同连接到连接大地和质量块上；然后运用计算机进行动力学模仿，从而可以求得质量块在弹簧阻尼器连接下任何时间、任何位置所相应位移、速度加速度，以及弹簧中位移和弹性恢复力之间相应关系等一系列参数，变换弹簧、阻尼器和质量块参数可以进行多次不同状态下模仿。四、实验环节图3-1 弹簧阻尼器机构示意图 MM：187.224KgK：5.0N/mmC：0.05N-sec/mmL0：400mmF0：01问题描述图3-1为弹簧阻尼器机构简图，M为振子，质量为187.224kg；弹簧刚度K5N/mm，阻尼器阻尼为C0.05N/mm，弹簧空载长度为400mm，求当弹簧阻尼机构振动时，铰接点A处支撑力。2. 启动ADAMS2.1 运营ADAMS，在欢迎界面中，选取Create a new model，Model name 输入spring_mass；2.2 确认Gravity（重力）文本框中是Earth Normal(-Global Y)，Units (单位)文本框中是MMKS(mm,kg,N,s,deg)。3. 建立几何模型3.1单击F4显示坐标窗口；3.2在主工具箱中选取Box工具按钮建立一质量块，用默认尺寸即可；3.3 在屏幕任意位置点击鼠标创立质量块；3.4 右键点击质量块，选取part_2，然后选取Rename，改名为mass；3.5 右键点击质量块，选取mass，然后选取Modify。在打开对话框中修改Define mass by 项为User Input，在Mass栏输入187.224；3.6 选取右视图按钮查看质量块位置，进行调节栅格位于质量块中心。选取Edit菜单下Move项，在对话框中选取Relocate the项为Part，右键点击右侧文本框选取Part，浮现Guesses然后选取mass ,如图3-2所示。图3-2 选取移动质量块3.7 在Translate下方数字栏中输入-100，或者输入100再单击前面按钮，如图3-3所示；图3-3 移动对话框3.8 设立完毕后，单击Z轴方向按钮，使质量块中心位于工作栅格位置，选取正视按钮，显示栅格便于建模；4. 施加运动副为了保证质量块运动只沿Y轴移动，添加一平动副。选取工具箱中平动副按钮，选取质量块和大地为对象，Y轴为运动方向。如图3-4所示。图3-4 添加平动副5. 设立弹簧和阻尼器参数5.1 选取工具栏中弹簧阻尼器按钮，设立参数：K=ON，K=5.0；C=ON，C=0.05；5.2 设立完毕，选取质量块中心点，以及点击沿Y轴向上400mm位置，即相称于与大地建立弹簧连接，如图3-5所示；图3-5 建立弹簧阻尼器模型5.3 为了拟定弹簧在空载时长度为400mm，选取菜单栏中Tools菜单中Measure distance,在测量对话框中First Marker Name栏单击鼠标右键，选取position 然后选取pick，选取质量块中心点mass.cm，在second Marker Name栏单击鼠标右键，选取position 然后选取pick，选取弹簧上顶点ground.MARKER_5；5.4 设立完毕，单击OK按钮。测量信息窗口如图3-6，Y轴距离为-400mm。图3-6 测量信息窗口6. 对弹簧阻尼器机构仿真分析6.1 测量静平衡时弹簧力大小，选取工具箱中仿真按钮，选取工具箱下侧计算静平衡按钮，计算成功会浮现提示。6.2 计算完毕单击返回按钮，右键点击弹簧选取spring_1，然后选取Measure，在打开测量对话框中Characteristic选取force,在Measure Name 栏输入spring_force，单击OK按纽，建立一测量力窗口。为了只测量力大小，在测量窗口内单击鼠标右键并选取Measure modify，在修改力函数对话框中加上绝对值函数ABS（），如图3-7所示；图3-7 修改测量力函数图3-8 弹簧力测量曲线6.3 依照弹簧力测量曲线，起始位置即静平衡时弹簧力为1836N，即质量块重力：187.224kg*9806.65mm/s2(=1836.04N)。测量曲线如图3-8所示；6.4 继续测量弹簧变形曲线。右键点击弹簧选取spring_1，然后选取Measure，在打开测量对话框中Measure name输入spring_displace，Characteristic 选取Deformation，建立空白位移测量窗口；6.5 选取工具箱中仿真按钮，设立仿真时间End Time 为2，Steps为50，开始仿真，位移曲线如图3-9所示；图3-9 弹簧变形曲线6.6 在力测量曲线窗口空白处单击鼠标右键，选取plot：scht1-Transfer to full plot，切换到ADAMS/Postprocessor窗口。6.7 单击clear plot按钮清除窗口内曲线。在Result set选项中选取spring_force下，选取component下Q分量。如图3-10所示；图3-10 测量曲线参数设立6.8 在Independent Axis项选取Data项，在弹出选取窗口spring_displace，在component 中选取Q，选取完毕单击OK如图3-11。 图3-11 选取Independent Axis 6.9 单击Add curves按钮添加新选取曲线，即以X轴为Spring_displace，Y轴为spring_force,如图3-12。图3-12 力与位移关系曲线五、思考题1在ADAMS中建立弹簧阻尼器模型图3-5和图3-1给出弹簧阻尼器模型存在不同吗，对成果会不会产生影响？2请尝试变换弹簧、阻尼器和质量块参数，进行模仿？3变换阻尼器参数，进行模仿，当阻尼器值设立大到一定限度后，弹簧阻尼器机构模仿时会产生什么状况？ 六、实验报告按照如下规定递交实验报告1建模规定把建模完毕图抓图1幅，粘贴于实验报告中，并对作图过程作简要论述。2. 施加运动副和驱动规定把弹簧阻尼器运动机构施加运动副和驱动完毕图抓图1幅，粘贴于实验报告中，并对施加运动副和驱动作简要论述。3. 模仿成果规定把质量块运动位移、速度、加速度和弹簧中位移和弹性恢复力之间相应关系模仿出来，分别抓图1幅,粘贴于实验报告中，并对模仿成果作简要论述。实验四 连接板有限元分析一、实验目1初步掌握有限元分析软件ANSYS自底向上建模办法；2初步掌握ANSYS单元、材料属性及施加载荷、约束办法；3计算出连接板受力后最大应力和变形。二、实验设备和工具1ANSYS软件；2CAD/CAM机房。三、实验原理有限元分析软件将物体（持续求解域）离散成有限个且按一定方式互相联结在一起单元组合，来模仿或逼近本来物体，运用简朴而又互相作用元素，即单元，用有限数量未知量去逼近无限未知量真实系统，运用数学近似办法对真实物理系统（几何、约束、载荷工况）进行模仿，物体被离散后，通过对其中各个单元进行单元分析，最后得到对整个物体分析。本实验中按照连接板实际工况，进行理论建模，分析出与实际零件几何形状、所受约束以及载荷相一致理论模型。对零件理论几何模型进行恰当简化。在ANSYS软件中建立几何模型，为连接板选定单元类型、划分单元，施加约束和载荷，最后计算出连接板应力和变形。四、实验环节1问题描述模型如图4-1所示，两个圆孔半径和倒角半径都是0.4m，两个半圆半径都是1.0m，板厚度为0.5m。材料属性为弹性模量E=2.061011Pa（钢材），泊松比为0.3，密度为7.8103kg/m3。连接板右下圆孔被完全约束，最右边水平方向被约束，左上圆孔下半圆受垂直向下1000N载荷。图4-1 连接板零件图2自底向上几何建模2.1 创立矩形环节：创立第一种矩形，操作为：ANSYS Main Menu：Preprocessor Modeling Create Areas Rectangle By Dimension ，输入如下数值：X1=0,X2=6,Y1=-1,Y2=1 APPLY；创立第二个矩形，输入坐标数值： X1=4,X2=6,Y1=-1,Y2=-3 OK。成果如图4-2所示。图4-2 建立矩形几何模型2.2 创立圆形环节：创立连接板左上部圆形，操作为：Preprocessor Modeling Create Circle SolidCircle，输入圆心为（0，0），半径为1；平移工作平面原点至右侧矩形底边中点上，操作为：Utility Menu Workplane Offset WP to Keypoints，选取右侧矩形底边上左右两点；创立右下部圆形，操作为：Preprocessor Modeling Create Circle SolidCircle，输入圆心为（0，0），半径为1。成果如图4-3所示。图4-3 建立圆形几何模型2.3 面积布尔加运算环节：Preprocessor Modeling Operate Booleans Add Areas，选取pick All。成果如图4-4所示。图4-4 几何模型布尔加运算2.4 创立小圆角并再次面积布尔加运算环节：创立小圆角，操作为：Preprocessor Modeling Create Line Fillet， 选取标号为L17和L18线段，并设立半径为0.4；创立过渡圆弧面积， Preprocessor Modeling Create Areas Arbitrary By Lines，选取小圆弧及与其相交两直线。成果如图4-5所示。面积布尔加运算，Preprocessor Modeling Operate Booleans Add Areas，选取pick All。成果如图4-6所示。图4-5 建立圆角面积几何模型图4-6 再次几何模型布尔加运算2.5 创立小圆孔环节：创立右下部小圆孔，操作为：Preprocessor Modeling Create Circle SolidCircle，输入圆心为（0，0），半径为0.4；创立左上部小圆孔，操作为：将工作平面原点移至总体总标系原点，Workplane Offset WP to Global Origin，Preprocessor Modeling Create Circle SolidCircle，输入圆心为（0，0），半径为0.4。成果如图4-7所示。图3-6 再次几何模型布尔加运算图4-7 创立小圆几何模型2.6 面积相减布尔运算图4-8 完整几何模型环节：从支架中减去两个小圆孔，操作为：Preprocessor Modeling Operate Subtract Areas，先选用矩形面，点击APPLY，再选用两个小圆，点击OK。至此，零件几何模型建立完毕，成果如图4-8所示。3划分单元3.1 设立单元属性操作环节：设定单元类型，操作为：Preprocessor Element type Add/Edit/Delete，点击Add，单元类型选取Solid，Quad 4node 42，定义Option K3设为plane strs w/thk；设定实常数，操作为：Preprocessor RealConstants中加入厚度常数0.5m；3.2 设定材料属性，操作环节：Preprocessor Material PropsMaterial ModelsStructural Linear Elastic Isotropic，设定材料弹性模量EX为2.061011，泊松比PRXY为0.3，点击Density，设定材料密度为7800；3.3 划分网格操作环节：Preprocessor Meshing MeshTool，在第二栏选取Smart Size，网格划分精度设定为4，点击第四栏Mesh，选取几何模型，网格划提成果如图4-9所示。图4-9 网格划提成果4. 施加约束图4-10 约束施加成果环节：约束右下小圆孔圆周节点自由度（所有自由度），操作为： Preprocessor Solution Define Loads Structural Displacement On Nodes，选取右下小圆孔一周节点，在约束自由度选项里面选取ALL DOF，点击Apply；约束零件最右边节点自由度（水平方向自由度），操作为：Preprocessor Solution Define Loads Apply Structural Displacement On Nodes，选取最右边上节点，在约束自由度选项里面选取UX，点击Apply。施加约束成果如图4-10所示。5施加载荷图4-11 载荷施加成果环节：给左上圆孔下半圆受垂直向下1000N载荷，操作为： Solution Define Loads Apply Structural Pressure On Nodes，选取左上圆孔下半圆节点，点击Apply，在施加载荷对话框中，大小设定1000N。施加载荷成果如图4-11所示。6. 求解并查当作果图4-12 零件变形成果图4-13 零件等效应力环节：求解，操作为： Solution Solve Current LS；运用后解决器，查当作果，查看零件变形成果，操作为：General PostProc Plot Results Contour Plot Nodal Solu，点击Nodal Solution Displacement Vector Sum，成果如图4-12所示；查看零件等效应力成果，操作为：General PostProc Plot Results Contour Plot Element Solu，点击Stress Von Mises Stress，成果如图4-13所示五、思考题1ANSYS中进行有限元分析需要哪些环节？2对零件划分网格时，零件单元能否任意选取？与否会影响计算对的性？3对零件划分网格时，单元划分粗略和精细，对计算机资源与否有不同规定，对计算成果与否有影响？ 六、实验报告按照如下规定递交实验报告1建模规定建模过程中抓图2幅（2D建模完毕图；2D模型网格划分图）粘贴于实验报告中，并对作图过程作简要论述。2. 加载和约束规定加载和约束过程中分别抓图2幅（模型约束状态图；模型加载状态图），粘贴于实验报告中，并对约束和加载作简要论述。3. 计算成果后解决规定后解决显示求解所得连杆最大应力、最大位移及最大应力和最大位移所发生位置，把连杆受力变形图和等效应力图分别各抓图1幅，粘贴于实验报告中，并对成果作简要论述。实验五 连杆有限元分析一、实验目1掌握有限元分析软件ANSYS自底向上建模办法；2掌握ANSYS单元、材料属性及施加载荷、约束办法；3计算出连杆受力后最大应力和变形。二、实验设备和工具1ANSYS软件；2CAD/CAM机房。三、实验原理有限元分析软件将物体（持续求解域）离散成有限个且按一定方式互相联结在一起单元组合，来模仿或逼近本来物体，运用简朴而又互相作用元素，即单元，用有限数量未知量去逼近无限未知量真实系统，运用数学近似办法对真实物理系统（几何、约束、载荷工况）进行模仿，物体被离散后，通过对其中各个单元进行单元分析，最后得到对整个物体分析。本实验中按照连杆实际工况，进