機械產(chǎn)品設計仿真訓練

機械設計制造及其自動化專業(yè)《機械產(chǎn)品設計仿真訓練》任務書本任務書適用2021機械專業(yè)。機械產(chǎn)品設計仿真訓練是機械設計制造及其自動化專業(yè)的一個綜合訓練，涉及的知識包括三維設計、機械設計、結構強度分析、振動分析、結構優(yōu)化設計等方面，經(jīng)過對模擬真實環(huán)境問題的分析和解決，初步掌握綜合運用所學知識解決較為復雜的工程問題的能力。1、問題描述懸臂梁支架（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，材料使用默認的cast_iron_gray，見圖3，(如果使用其它分析軟件，參照圖4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)默認材料試運用三維設計軟件以上圖尺寸和結構創(chuàng)建該支架的數(shù)字模型，并分析以下問題：問題1.設安全系數(shù)為2，試計算整個結構的最大應力，判斷結構是否安全。問題2.試計算橫管的最大變形量。問題3.計算整個支架的固有頻率，要求計算4階模態(tài)。問題4.假設外部載荷的頻率與第一階模態(tài)接近，支架存在共振情況，試修改結構（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，正負偏差均可）。問題5.如果要求問題2中的變形減半，應該如何修改結構（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算修改后的變形量。問題6.接上題分析，確保變形量減半的條件下，對結構進行優(yōu)化（指的是變形量滿足要求，用較少的材料，減少整個結構的重量），計算優(yōu)化前后的重量比。問題7.接上題分析（結構優(yōu)化前后），鋼材的采購基本上以重量計價，假設需要生產(chǎn)1000個支架，計算優(yōu)化后總共減輕了多少重量。2、要求1、完成分析計算說明書，字數(shù)不限，對每個問題的解答，包括：問題分析，計算步驟，計算結果（可用屏幕截圖，截圖的尺寸不要超過半頁A4，每個截圖都需要有相應的文字說明）、計算結果討論，總結（仿真分析方法在設計產(chǎn)品過程中的作用、優(yōu)化設計對降低成本的作用、應用軟件工具的心得體會），正文宋體，五號，標題黑體，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、有限元計算結果文件，打包壓縮后用“學號姓名”的格式命名3、設計分析所采用的軟件不限，課程說明和演示采用的是CRE