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参数化塔机模型有限元分析中的接口技术

发布于:2018-07-10 20:54
有限元分析

      塔式起重机(以下简称塔机)的结构强度和刚度决定着设备的工作可靠性和安全性,在满足工作要求的基础上尽量减少结构质量是塔机设计的一个目标。随着有限元分析理论的日益完善和计算机技术的迅速发展,越来越多的工程技术人员开始采用有限元法对塔机进行结构分析。面对激烈的市场竞争,塔机的设计也要求提高设计效率,降低制造成本。开发塔机参数化设计系统,可以加快新产品开发周期,提高设计效率,减少重复劳动。参数化设计通过储存设计的整个过程,可设计出一簇而非单一的形状和功能上具有相似性的产品。以一类设计完善的某型塔机的规格尺寸为基础,建立称之为“标准型”的模型,利用“标准型”模型,可以方便地修改参数,重建模型,生成系列产品。进一步进行静载荷和动载荷分析时,需要将参数化生成的塔机模型导入ANSYS中进行有限元分析,为此需要建立参数化模型与ANSYS之间的接口,并进行App之间接口技术的开发。
      所谓接口技术就是在不同App之间,实现数据传递与共享的技术。本文以参数化的塔机标准节为例,先容参数化塔机模型有限元分析中的接口技术及有限元模型的生成过程。
参数化塔机模型有限元分析中接口技术的开发可以分为4个步骤。1)设置参数并写入数据库;2)根据参数编写命令流;3)导入ANSYS分析;4)根据分析结果优化参数。
在完成塔机的参数化设计后,设置参数并保。后续的分析需要根据塔机参数编写设计命令,命令流的编写建立在文本文件管理系统的基础存流上。
      在塔机参数化设计的基础上,利用VB的文本文件输入输出功能编写命令流,建立实体模型与有限元模型之间的数据联系。
      命令流用APDL语言编写。APDL语言是ANSYS参数化设计语言的缩写,是一种允许使用参数并能完成一系列功能的程序语言。使用APDL可以:1)运用参数而不是用数值输入模型尺寸、材料特性等;2)从ANSYS数据库中获取信息,如节点位置或最大应力;3)在参数中进行数学运算;4)将常用的命令或宏定义成缩写形式;5)建立宏,使用if-then-else分支和循环等来实行一系列任务。
      以APDL语言编写出的命令流,可以实现参数化设计,并集结塔机分析的全过程,省去了手动分析的纷繁操作,与塔机实体模型的快速参数化设计相结合形成了一致的快速设计分析过程。
      可以采用两种方式将生成的命令流载入ANSYS,一是复制所有的命令流,粘贴在ANSYS的命令输入框内;另一种是通过菜单上的file-read-input from,导入*.txt,*.log等文件。
      将命令流载入ANSYS完成分析过程之后,就可以直接查看分析结果,即各点的应力及大小、各部位的形变以及最大应力、最大形变等,并将分析结果与设计要求,或者与实际试验结果相对比。满足设计要求,则说明设计参数选择合理;否则,重新选择设计参数,并重复以上过程,直至设计出满足要求的塔机参数。
      通过对Pro/E进行二次开发,建立塔机的参数化设计模型,试取参数后将塔机的相关设计数据存放在数据库中。建立参数列表可以将参数化设计塔机模型中的全部参数从数据库中读出,同时也为以后的编写命令流做好数据的准备。编写命令流和输出结果需要利用VB的文件管理功能,以下为实现过程。


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