機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)仿真訓(xùn)練

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)《機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)仿真訓(xùn)練》任務(wù)書本任務(wù)書適用2021機(jī)械專業(yè)。機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)仿真訓(xùn)練是機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的一個(gè)綜合訓(xùn)練，涉及的知識(shí)包括三維設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析、振動(dòng)分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面，經(jīng)過(guò)對(duì)模擬真實(shí)環(huán)境問(wèn)題的分析和解決，初步掌握綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決較為復(fù)雜的工程問(wèn)題的能力。1、問(wèn)題描述懸臂梁支架（見下圖），整體采用方管焊接而成，材料為Q235，方管外徑尺寸是24*24厚度2，見圖1，支架連接形式是橫管400，焊接在300的豎管上，斜管做出斜面的切口后焊接在橫管與豎管上，見圖2，注意圖中斜管與豎管底端焊在一起，與橫管焊接位置不確定，初始位置距離左側(cè)174。各管端面保持開口，豎管側(cè)面固定，橫管上表面400*24的平面均布載荷1000N，材料使用默認(rèn)的cast_iron_gray，見圖3，(如果使用其它分析軟件，參照?qǐng)D4修改材料參數(shù))。圖1截面尺寸圖2支架焊接形式（端面保持開口）圖3載荷及約束方式圖4選擇系統(tǒng)默認(rèn)材料試運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件以上圖尺寸和結(jié)構(gòu)創(chuàng)建該支架的數(shù)字模型，并分析以下問(wèn)題：?jiǎn)栴}1.設(shè)安全系數(shù)為2，試計(jì)算整個(gè)結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力，判斷結(jié)構(gòu)是否安全。問(wèn)題2.試計(jì)算橫管的最大變形量。問(wèn)題3.計(jì)算整個(gè)支架的固有頻率，要求計(jì)算4階模態(tài)。問(wèn)題4.假設(shè)外部載荷的頻率與第一階模態(tài)接近，支架存在共振情況，試修改結(jié)構(gòu)（橫管400*24的受力平面不作改變，固定的豎桿和斜桿可以改變，下同）避免共振（要求修改后的第一階模態(tài)與原先模態(tài)有5%的差距，正負(fù)偏差均可）。問(wèn)題5.如果要求問(wèn)題2中的變形減半，應(yīng)該如何修改結(jié)構(gòu)（例如修改斜桿連接橫桿的位置，即改變尺寸174），試給出修改方案并計(jì)算修改后的變形量。問(wèn)題6.接上題分析，確保變形量減半的條件下，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化（指的是變形量滿足要求，用較少的材料，減少整個(gè)結(jié)構(gòu)的重量），計(jì)算優(yōu)化前后的重量比。問(wèn)題7.接上題分析（結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后），鋼材的采購(gòu)基本上以重量計(jì)價(jià)，假設(shè)需要生產(chǎn)1000個(gè)支架，計(jì)算優(yōu)化后總共減輕了多少重量。2、要求1、完成分析計(jì)算說(shuō)明書，字?jǐn)?shù)不限，對(duì)每個(gè)問(wèn)題的解答，包括：?jiǎn)栴}分析，計(jì)算步驟，計(jì)算結(jié)果（可用屏幕截圖，截圖的尺寸不要超過(guò)半頁(yè)A4，每個(gè)截圖都需要有相應(yīng)的文字說(shuō)明）、計(jì)算結(jié)果討論，總結(jié)（仿真分析方法在設(shè)計(jì)產(chǎn)品過(guò)程中的作用、優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)降低成本的作用、應(yīng)用軟件工具的心得體會(huì)），正文宋體，五號(hào)，標(biāo)題黑體，小四，1.5倍行距。2、交紙質(zhì)文檔和電子文檔（包括三維模型原文件、有限元計(jì)算結(jié)果文件，打包壓縮后用“學(xué)號(hào)姓名”的格式命名3、設(shè)計(jì)分析所采用的軟件不限，課程說(shuō)明和演示采用的是CRE