机械类毕业设计-塑料飞机机身底部静应力分析及模具设计、毛细管特性分析及压力测试台设计.docx

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1、附件3：蚌埠学院毕业设计（论文）任务书机械与电子工程 系 2014 届 机械设计制造及其自动化 班学生姓名臧俊博学号 51001013033课题名称中文：塑料飞机机身底部静强度分析及模具设计英文：Static strength analysis and mold design of the body bottom in aplastic aircraft一、毕业设计（论文）的主要内容与要求（任务及背景、着重培养的能力、成果形式）任务及背景：塑料件占产品设计中的很大比例。对塑料件同样要满足强度要求。本题为对一机身底部塑料件进行有限元强度分析及模具设计，培养学生运用CAD/CAE的能力。着重培养的

2、能力：应用有限元理论进行塑料件的强度计算，应用模具设计方法进行塑料件的模具设计。成果形式：设计说明书，应力应变云图，模具图。二、设计（论文）需要的工作条件完成该课题必须应具备的基本条件：一、掌握模具设计，有限元法等相关知识。二、运用相关软件。三、论文形式是设计说明书，应力应变云图，模具图。1.设计软件和电脑三、应收集的资料及主要参考文献应收集与“塑料件，静强度分析，模具设计”有关的资料和主要参考文献。四、进度计划及指导安排第一阶段14.01.22-14.02.25.：按设计任务书准备相关材料（参考书和设计参数），写开题报告、文献综述（3000字），计划进程表。查询英语文献，并将相关英语文献翻译

3、成中文，要求3000字。将开题报告、文献综述、计划进程表、英语文献及翻译电子稿提交给指导教师。第二阶段14.02.25-04.12：完成初稿02. 25-03. 01完成设计方案03. 01-03. 14进行关键部分的设计计算03. 14-04. 04整理设计计算数据，编写设计计算文档，完成初稿，将初稿提交给指导教师修改。第三阶段04.12-05.30：论文定稿完成。将终稿提交给指导教师。第四阶段05.30-06.10：准备答辩资料，幻灯片，答辩结束。第五阶段06.17-06.28：根据答辩要求修改论文并提供相应的文件。指导教师联系方式：电话 13955223329,邮箱：59699133 0

4、0 群:228251302任务书审定日期：年月日指导教师（签字）任务书批准日期：年 月 日教研室主任（签字）任务书下达日期：年月日学. .生（签字）注：本表在所报课题审查批准后由指导教师填写（A4纸双面打印一式三份），一份下达给学生（装订在毕业设计说明书或毕业论文的封面之后），一份本人留底，一份交系里以备教学检查参照。纸张不够可另附页。一、有限元介绍4二、飞机模型有限元分析步骤52.1 模型前处理52.2 导入有限元软件62.3 模型后处理72.4 结果评估11三、模具设计143.1 模具相关介绍143.2 对模型进行拔模分析153.3 设置产品收缩率163.4 确定分型线163.5 最终完成

5、模型163.6 浇口设计173.7 模具定位件19四、总结19五、参考文献20一、有限元介绍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。这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。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。有限元是那些集合在一起能够表示实际连续域的离散单元。有限元的概念早在几个世纪前就已产生并得到了应用，例如用多边形（有

6、限个直线单元）逼近圆来求得圆的周长，但作为一种方法而被提出，则是最近的事。有限元法最初被称为矩阵近似方法，应用于航空器的结构强度计算，并由于其方便性、实用性和有效性而引起从事力学研究的科学家的浓厚兴趣。经过短短数十年的努力，随着计算机技术的快速发展和普及，有限元方法迅速从结构工程强度分析计算扩展到几乎所有的科学技术领域，成为一种丰富多彩、应用广泛并且实用高效的数值分析方法。在解偏微分方程的过程中，主要的难点是如何构造一个方程来逼近原本研究的方程，并且该过程还需要保持数值稳定性。目前有许多处理的方法，他们各有利弊。当区域改变时（就像一个边界可变的固体），当需要的精确度在整个区域上变化，或者当解缺

7、少光滑性时，有限元方法是在复杂区域（像汽车和输油管道）上解偏微分方程的一个很好的选择。例如，在正面碰撞仿真时，有可能在“重要”区域（例如汽车的前部）增加预先设定的精确度并在车辆的末尾减少精度（如此可以减少仿真所需消耗）；另一个例子是模拟地球的气候模式，预先设定陆地部分的精确度高于广阔海洋部分的精确度是非常重要的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=RayleighRitz法+分片函数”，即有限元法是Rayleigh Ritz法的一种局部化情况。不

8、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O对于不同物理性质和数学模型的问题，有限元求解法的基本步骤是相同的，只是具体公式推导和运算求解不同。有限元求解问题的基本步骤通常为：第一步：问题及求解域定义：根据实际问题近似确定求解域的物理性质和几何区域。第二步：求解域离散化：将求解域近似为具有不同有限大小和形状且彼此相连的有限个单元组成的离散域，习惯上称为有限元网络划分。显然单元越小（网格越细）

9、则离散域的近似程度越好，计算结果也越精确，但计算量及误差都将增大，因此求解域的离散化是有限元法的核心技术之一。第三步：确定状态变量及控制方法：一个具体的物理问题通常可以用一组包含问题状态变量边界条件的微分方程式表示，为适合有限元求解，通常将微分方程化为等价的泛函形式。第四步：单元推导：对单元构造一个适合的近似解，即推导有限单元的列式，其中包括选择合理的单元坐标系，建立单元试函数，以某种方法给出单元各状态变量的离散关系，从而形成单元矩阵（结构力学中称刚度阵或柔度阵）。为保证问题求解的收敛性，单元推导有许多原则要遵循。对工程应用而言，重要的是应注意每一种单元的解题性能与约束。例如，单元形状应以规则

10、为好，畸形时不仅精度低，而且有缺秩的危险，将导致无法求解。第五步：总装求解：将单元总装形成离散域的总矩阵方程（联合方程组），反映对近似求解域的离散域的要求，即单元函数的连续性要满足一定的连续条件。总装是在相邻单元结点进行，状态变量及其导数（可能的话）连续性建立在结点处。第六步：联立方程组求解和结果解释：有限元法最终导致联立方程组。联立方程组的求解可用直接法、迭代法和随机法。求解结果是单元结点处状态变量的近似值。对于计算结果的质量，将通过与设计准则提供的允许值比较来评价并确定是否需要重复计算。简言之，有限元分析可分成三个阶段，前置处理、计算求解和后置处理。前置处理是建立有限元模型，完成单元网格划

11、分；后置处理则是采集处理分析结果，使用户能简便提取信息，了解计算结果。二、飞机模型有限元分析步骤2.1 模型前处理所谓模型前处理就是在导入到有限元软件之前对模型进行处理的过程,包括模型的简化，修正等，以便于在有限元软件中进行后续处理本模型中涉及到的前处理有去倒角，去尖锐边角，去掉不影响分析结果的部分，最大限度的简化模型，有助于有限元处理的顺利进行.2.2 导入有限元软件本次有限元模拟采用ansys软件,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Cr

12、eo, NASTRAN, Alogor, I-DEAS, AutoCAD等，是现代产品设计中高级CAE工具之一。将模型导入ansysworkbench后如下图，YorkbenchHe Vtew Toote Uns Hefp| JNcw Jpca. A Save iSave As. 4JImport.Refresh Project / Update Project Compact ModeTooboxB Analyse SystemsCM De5gn Assessment(g) Elctc(B Qpkit OnarMCS Fluid Flow - Blow MoMg (POCYF0 Fluid

13、Flow - Extrusion (POLYa Fluid Flow (CFX) Fluid Row (FLUENT) Fluid 0W (POLYFLOW)(0 Harmcflc Response Hydrodynamic Dtffraction Hydfynamic Time Respome口 IC EngineO l9ar BucklingM Magneto如be州 Modal(U Modal (5ae0l*J Random VbrMionKJ Response Specbum Ri9dDyancs Stac StructuralQ Static Structural (Samcf)B

14、Steady-SUte Thermal0J TermalDectrc Transient Structural Transient TbernalQ Component Systems AUTOOYN幽 BUdeGen6 9onng DataUJ Olit Dynjrmcs (LSDYNA EoX External Connection(mI External OCQ Fmrtt )n*nt ModelerE2 FLUENT.1 Geometry JcRk MechA APOC Mecami Model“ Meshl Mroscft Offke Excel* POCYFLOWi POLYFLOW - Blow Mfckigrr POCYFLOW - Extrusion1 Geometry2 . Geometry .Geometry23AB1TypeText2Warning)lhe project just opened was from an archived project that dd not ndude soboon or result fies. The namesresults x sobos you wi nwd to choose Ctot Generated Data in the context menu fx the ssod