角支座建模及强度分析毕业设计论文(编辑修改稿)

角支座建模及强度分析毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

NGINEER 软件有两种不同的方法提供给使用者来构造三维实体模型外观的壁厚 ： （ 1） 基于设计 的 三维实体的 内部 构造来增加特别单元 ， 例 切除（ Cut） 、 加强筋（ Rib）、孔（ Hole） 、如填料（ Protrusion） 等 等， 采用偏移曲面片使设计构造出相同的壁厚，是三维实体模型一点一点的完善，对曲面的外观设计来说十分有利。 （ 2） 通过软件的抽壳选项来构造相同或不同的壁厚十分有利于实心体的外观的设计。 Pro/ENGINEER 软件有一个特别的功 能能够测试产品设计的构造和进行现实模拟，也叫做定义机构和机构的仿真运动，而 Pro/ENGINEER 软件的这个特别的自带的功能叫做动态仿真模块，依靠这个特别的功能模块设计者可以模拟设计产品的使用过程，软件能够直接的将产品设计在模拟中显现的问题 后有问题的零部件指出，反馈给设计者是得设计者能够快速直接的修改设计减少错误，提高设计的效率， 而零部件的物理特点和干涉问题就能依靠 Pro/ENGINEER 软件的这个特别的功能模块 来解决。 软件在产品开发后期的应用 （ 1） Pro/ENGINEER 软件的使用者还可以借助软件的渲 染功能生成的非常清晰的照片来与其他设计进行对照。 现代的 Pro/ENGINEER 软件已经升级为全3D 的模式，解决了以前因技术方面的不成熟而存在的大量的 CAD/CAM 的外框三维模型和线圈。 设计者声称的高清晰的装配图 、 零件图还能够作用在市场销售 、 10 设计检验、演示等各种用途。 用户使用软件的急速三维实体模型技术，能够极大的提高设计产品的周期，对提高产品的设计速度和质量有很大的帮助。 这些功能使得设计更加简便，理论思路更加的被人容易的接受，设计的产品也更加完成整，使得设计主题也更加的清晰。 随着 Pro/ENGINEER 软件 的 与时俱进 、 完善自身 ，越来越多的 理想 被 实现 ，越来越多的 问题被非常轻易的解决。 Pro/ENGINEER 的作用 将更多地体现为生产力水平的极大提高。 （ 2） 因为在 Pro/ENGINEER 软件绘制的三维实体模型可以与工程图实现相互的影响，所以如果对三维实体模型进行修改时，设计者所修改的内容和变化都会同时显现在其他相关联的图纸上，这个功能大大的节约了人工维护和管理大量图纸的时间，而在设计者也可以随时生成和保存其用来根据三维实体建模的设计步骤而生成的图纸。 ANSYS 软件的简介 ANSYS 是一种 应用面很广 泛 的 分析工程和商业的高技术软件。 能够根据设计的机械构造系统在承受载荷（位移 、 温度 、应力） 的结果，而反应这个系统当前的状态是否是正确的反应状态的软件，即为系统分析软件。 大部分的机械构造系统的模拟分析失败的原因就是其 受力太多 、组成太复杂所造成的。 这就是的是记者使用数值模拟，简化其构造的方法去解决。 现在世界 上 先进 的 应用于设计 的有限元 应用 程序 几近千 种，其中最 有 名的 事 : NASTRAN、 ASKA、 SAP、 ANSYS等。 他们 大 多 是 FORTRAN 语言编写， 数量有好 几万条甚至几十万条语句， 他们的应用面也越来越广 ，不仅包含 多种程序下的有限元分析程序，而且带有功能强大的前、后处理程序。 以 ANSYS 软件 为代表的工程数值模拟软件 ， 已经是世界上现代工程学的必不可少的助力，它能够有效的结合计算机图形学 、 现代优化技术和三维实体的有限元分析，能够时刻更新计算机方面的最新发展和计算技术。 设计 的 三维实体单元的 有限元分析 用 ANSYS 软件 分析。 软件的功能强大，能够 分热 、 流体 、 声学等等各个科学方面的问题 ， 对 铁 路 、 海洋 、石油化工、航空航天 技术 、机械 设计 制造、能源、 交通、 军事技术 、电子 技术 、土木工程、生物医学、 核电 等 技术的发展创新有重大的作用。 ANSYS 软件， 对提高设计效率和减少设计成本也十分有用。 ANSYS 软件不管是分析基本的线性性静态还是高 11 级的非线性动态，都能够给使用者满意的答复，软件还能够对设计的产品进行评价分析和优化。 其软件的应用面广泛，分析功能强大，很受各行各业的设计者们的喜爱。 ANSYS 软件 的分析功能分为 ： 1．结构非线性分析 2．流体动态分析 3．结构屈曲分析 4．结构动力分析 5．结构静力分析 6．热力学分析 7．压电分析 8．声场分析 9．电磁场分析 论文需要的软件分析功能应力 、 位移和结构分析。 设计的主要目标及内容 目前 角支座的发展已经十分细致和庞大，各种角支座的类型用途和性能等都已经十分发达，其中最具代表性的就是大吨位铸钢万向绞支座。 随着铸造工艺的提高 ,铸钢节点以其实用性和受力性越来越受到工程界的关注。 现代关于这方面的研究还非常的不统一 不够系统 ，针对性都比较强也很不深入。 国家关于这项研究的技术规定和制度也是刚刚才颁布，还十分的不成熟，国家规定中也只是要求对除空心球的节点进行有限元的分析和计算，为了保证安全要求必要时对节点实施足尺实验。 由于工程中的节点形式多种多样，这就给工程应用带来了很大的不便，同时也增加了工程的造价和设 计的时间费用等等。 铸钢支座节点是铸钢节点中的一种，而其中，铸钢万象角支座及诶单由于具 12 有能够释放温度应力并能改善下部构件受力的优点而具有广阔的应用前景和发展价值。 目前已有的铸钢万象角支座通常抗拉和抗剪承载能力较小，就比如在坦桑尼亚体育馆工程中采用的铸钢万象角支座。 而在实际工程中提出了对超大抗拉和抗剪承载能力万向角支座的需求。 目前国内最大吨位的新型铸钢万象角支座采用符合德国 DIN17182 标准的 GS—20Mn5 经调质处理可焊接高韧性的铸钢材料铸造而成，它有上支座高度减小，支座承载能力和刚度提高，有助于实现高度 减小、弱构件；较小上制作的高度有助于减小铸钢材料的用量，节省造价的优点，可以广泛的应用于各种建筑之中，具有十分远大的发展前景和使用价值，是角支座的典型代表，体现了角支座发展的最高水品及成果。 现代角支座的发展和应用虽然已经达到相当高的水平，但因为角支座需要承受较大的弯曲载荷作用，要求具有很高的刚度和强度，但是受限于材料的限制，角支座的发展也已达到一个瓶颈。 如果有强度和刚度更高的材料就可能制造出能够承受更大弯曲载荷的角支座，就可以更加简便工程建造的过程和减少工程造价的费用。 所以科学的发展是相互相关相依相偎的， 单纯的某一方面的科学的领先并不能很有效的转化为生产力来为人们服务。 角支座的建模及强度分析就是为了以现有的材料为基础，来设计出能够最大化承载弯曲载荷的角支座，是材料能够最大化实现价值和最优的服务于工程建筑。 角支座的建模及强度分析最重要的研究就是设计出现阶段性能最好价值最高的产品，但是决定角支座的强度和刚度最终因素还是材料的问题，当代的科学技术发展很多都局限于没有足够的符合要求的材料而无疾而终，所以开发新型的具有更高强度和硬度的材料才是当务之急。 由于对 ANSYS 软件的不精通，这次文献综述并未得到令人满意的角支 座应力网格和图案，使得对角支座的强度分析闲的非常散乱，数据也十分的不健全。 但是以现有的材料对角制作进行分析已经没有太大的作用和科学价值，只能当做初步的科学实验。 只有等待具有更大强度和硬度的新型材料的问世才能研究设计出，性能更好价值更高的角支座产品。 角支座虽小却也是用途很广泛的零件之一，能够运用于桥梁、房屋以及各种工程机械或大型机械等等。 角支座具有远大的发展和研究前景，可以深入的进行研究和探索。 13 2 有限元分析 有限元法的基本思想 计算机的发展和广泛应用，大大提高了产品开发、设计、分析和制造的效率和产品的性能。 计算机辅助设计（ Computeraided Design， CAD）、计算机辅助工程（ Computeraided Engineering， CAE）、计算机辅助制造（ Computeraided Manufacturing， CAM）即为计算机辅助人类进行工程设计制造的三大分类，二有限元法是计算机辅助工程 CAE 中的一种。 另外，还有边界元法（ Boundary Element Method， BEM），有限差分法（ Finite Difference Method， FDM）等。 有限元法应用领域最广。 最早在 1943 英国的数学家 Conrant 以应用数学的角度提出了有限元法的观点 ，他 在求解 求解 扭转问题 上首先尝试 结合 使用定义在三角形区域中的 连续函数以及最小位能原理。 此后虽然很多的物理学家 、 建筑工程师 、机械工程师和数学家都对有限元法进行过深入的研究，但是直到 1960 年才借助于电子数值计算机的出现、发展和大量的使用，才使得有限单元法的完善和发展有了快速的发展，初步的完善了有限元法的理论。 在这之后科学界大量的利用加权余量的方法来 定义三维实体单元的特征和构建有限元的解法方程，已知问题的微分方程和边界条件、但是变分的泛函数没有找到或不存在的问题也得已解决，这种方法的出现使得单元法的适用范围大大的扩大了。 有限元法的基本思想是通过节点或单元描述，把复杂的结构合理的化分为可以计算的微小的单元，通过有限元的组合求出由单元描述的结构整体行为，这其实就像古代人们把圆周简化为由有限个直线组成的多边形。 在 物理或工程方面 的数 字 模型（基本 方程 、基本 变量 、 边界条件 和 求解域 等） 创建完成 后， 这种方法的基本思想大致有一下三点 ： （ 3） 如果想要构建位置余量 的代数 方程组或常微分方程组，可以使用与之前的数字模型一样的插值函数或变分原理。 14 （ 1） 可以离散一个被定义为结构或连续体的求解域为几个子域，通过这个结构火链预提的边界上的各个节点来结合成为一个整体。 （ 2）用每个单元内所设的近似函数来分片表示全求解域内待求解的未知场变量，而每个单元内的近似函数由未知函数在单元各个节点上的数值和与其对应的插值函数来表示。 有限元法的特点 有限元分析法是对于结构力学分析迅速发展起来的一种现代计算方法。 它是50 年代首先在连续体力学领域 飞机结构静、动态特性分析中应用的一种有 效的数值分析方法，随后很快广泛的应用于求解热传导、电磁场、流体力学等连续性问题。 有限元分析软件目前最流行的有： ANSYS、 ADINA、 ABAQUS、 MSC 四个比较知名比较大的公司，其中 ADINA、 ABAQUS 在非线性分析方面有较强的能力目前是业内最认可的两款有限元分析软件， ANSYS、 MSC 进入中国比较早所以在国内知名度高应用广泛。 目前在多物理场耦合方面几大公司都可以做到结构、流体、热的耦合分析，但是除 ADINA 以外其它三个必须与别的软件搭配进行迭代分析，唯一能做到真正流固耦合的软件只有 ADINA。 ANSYS 是商业化比较早的一个软件，目前公司收购了很多其他软件在旗下。 ABAQUS 专注结构分析目前没有流体模块。 MSC 是比较老的一款软件目前更新速度比较慢。 ADINA 是在同一体系下开发有结构、流体、热分析的一款软件，功能强大但进入中国时间比较晚市场还没有完全铺开。 随着现代科学技术的发展，人们。