一·前言二·有限元课程设计2.简化模型3.解析法求解4.创建节点5.施加均布载荷和约束7.结果分析三·机械优化设计说明2.二次插值法C语言程序四·心得五·参考文献前言随着科学技术的飞速发展，现代社会对生产与生活、物资与精神提出了更多更高的要求，这就需要设计人员学习和掌握现代科学设计理论和方法，开拓思路，提高现代设计能力，使所设计的产品具有先进性、可靠性、经济性、及时性。随着有限元分析商品化软件的普及，有限元分析已从过去的只有较少数专业人员掌握的理论和方法，变为大学生、研究生、科技工作者、工程技术设计人员广泛使用的通用分析工具，在各行各业中起着很大的作用。在有限元诸多软件中，ANSYS软件是融结构、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。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer,NASTRAN,Alogor,I－DEAS,AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。软件主要包括三个部分：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及网格划分工具，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（可进行线性分析、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、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；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、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）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。软件提供了100种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。该软件有多种不同版本，可以运行在从个人机到大型机的多种计算机设备上，如PC，SGI，HP，SUN，DEC，IBM，CRAY等。同时，近年来，优化设计亦是快速发展。在计算机辅助设计中，运用优化方法后，使得在设计过程中能不断选择设计参数并选出最优设计方案，又能加快设计速度，缩短设计周期。把优化设计同计算机辅助设计结合起来，使设计过程完全自动化，已成为设计方法的一个发展趋势。现代设计方法任务书学院机械工程学院专业机械设计制造及其自动化学生姓名耿旭班级学号0701013307训练报告题目技术参数、内容及要求：一、有限元课程训练1．学习CAE软件ANSYS，主要上机练习有（1）连杆的静力学分析（2）桁架的有限元分析（3）梁与曲轴结构的内力计算（4）压力容器的静力学分析（5）机翼模型的模态分析（6）压杆稳定临界载荷计算（7）过盈配合与拔销耦合分析2．由学生通过调研，在工厂、企业或科研单位进行工程实践的基础上，结合实际需要拟定的题目。二、优化课程上机调试优化计算程序，并结合工程实际自找算例进行计算。主要上机练习有：(1)二次插值法(2)Powell法(3)惩罚函数进度安排:一、有限元上机（20学时）第1次上机（4学时）：学习ANSYS软件，作练习1、2；第2次上机（4学时）：学习ANSYS软件，作练习3、4；第3次上机（4学时）：学习ANSYS软件，作练习5、6；第4次上机（4学时）：学习ANSYS软件，作练习7；第5次上机（4学时）：自拟题目上机。二、优化设计上机（12学时）优化计算程序的调试及计算算例注：利用业余时间撰写课程设计说明书。指导教师（签字）：2010年5月10日教研室主任（签字）2010年5月10日有限元课程设计一、问题阐述材料力学Ι（刘鸿文第四版）P126外伸梁上均布载荷的集中度为q=2kN/m，集中力偶矩Me=10kN·m列出剪力方程和弯矩方程，并绘制剪力图和弯矩图。二、简化模型1、梁的参数：长度l=8m；宽度b=1m2、材料参数梁选择线性、弹性、各向同性的材料。它的弹性模量EI=2.07Gpa,泊松比选择u=0.26。3、梁的边界条件在节点A处梁受X方向、Y方向的约束；节点B受Y方向的约束。4、梁的载荷CD之间作用着均布载荷q=2kN/m，在节点C处作用着集中力偶Me=10kN·m。经上述分析，此外伸梁可简化成一个二维单元，其中一端固支，一端外伸。另一个支撑点变化为一个绞支点，在梁的上部分布着均布载荷，中段有一个集中力偶，简化图如下：图2-1外伸梁简化图解析法求解梁的CA、ＡＤ、ＤＢ等三段内，剪力和弯矩都不能有同一个方程来表示，所以应分为三段考虑。对每一段都可以用同一个方法计算，列出剪力方程和弯矩方程，方程中ｘ以ｍ为单位，Ｆｓ（ｘ）以ｋＮ为单位，Ｍ（ｘ）以ｋＮ为单位。由梁的平衡方程，求出支反力为FRA=3kN，FRB=7kN,F=2kN按