搜索使用SolidWorks/COSMOS進(jìn)行壓縮機(jī)有限元分析
2013-06-13 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線
隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,陜西鼓風(fēng)機(jī)(集團(tuán))有限公司的軸流壓縮機(jī)在各行各業(yè)得到了廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)在的用戶要求在不降低質(zhì)量的前提下縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造周期,而且從2002開始,該公司的軸流壓縮機(jī)設(shè)計(jì)一直處于一種超飽和的狀態(tài)。軸流壓縮機(jī)是該公司的主導(dǎo)產(chǎn)品,為使該公司軸流壓縮機(jī)產(chǎn)品立于不敗之地,加強(qiáng)技術(shù)攻關(guān),使用新的設(shè)汁方法縮短設(shè)計(jì)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量成為了公司的迫切需要。
二維CAD在該公司的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)成熟。但相對(duì)于三維CAD,二維CAD在確定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)參數(shù)的過程中,人為因素太多,設(shè)計(jì)周期太長(zhǎng)。設(shè)計(jì)完成后,還不能直觀的休現(xiàn)設(shè)計(jì)有無缺陷。應(yīng)用三維CAD技術(shù),司極大地縮短產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期。直觀的三維模型,對(duì)于表達(dá)設(shè)計(jì)概念和體現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷有非常實(shí)用的指導(dǎo)意義。運(yùn)動(dòng)分析和干涉檢查還大大提高了設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。由于三維CAD具有參數(shù)化和全相關(guān)特性,設(shè)計(jì)更改非?？旖?工作效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量大大提高,更好的滿足了客戶需求,使產(chǎn)品更具市場(chǎng)竟?fàn)幜Α?BR>
使用三維進(jìn)行設(shè)計(jì)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的、基礎(chǔ)工作量很大的工作。從2002年上半年開始,我們使用SolidWorks軟件,選擇軸流壓縮機(jī)擴(kuò)壓器進(jìn)行三維設(shè)計(jì)和分析,保證了產(chǎn)品的安全性。工作完成后,還能夠自動(dòng)進(jìn)行計(jì)算結(jié)果格式的轉(zhuǎn)換,自動(dòng)生成三維裝配體模型,自動(dòng)進(jìn)行有限元分析,自動(dòng)生成工程圖。
使用三維CAD需要做許多前期工作。以擴(kuò)壓器設(shè)計(jì)為例,需要做的工作有:編制計(jì)算結(jié)果格式轉(zhuǎn)換程序。建立系列零件設(shè)計(jì)表中數(shù)據(jù)和三維模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系;三維建模;約束的設(shè)置;尺寸之問的關(guān)系的建立;工程圖的建立、明細(xì)表格式的建立等。具體過程如下。
(1)計(jì)算結(jié)果自動(dòng)轉(zhuǎn)換
使用專用的擴(kuò)壓器計(jì)算程序,得出計(jì)算結(jié)果(為txt文件)。將擴(kuò)壓器計(jì)算程序的計(jì)算結(jié)果用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換成為SolidWorks所要求的格式,如圖1所示。
(2)數(shù)據(jù)導(dǎo)人系列零件設(shè)計(jì)表將轉(zhuǎn)換后的文件導(dǎo)人SolidWorks中已建好模型的系列零件設(shè)計(jì)表中,如圖2所示。
(3)流道型線自動(dòng)生成后的草圖如見圖3所示。
(4)自動(dòng)生成三維模型,查看有無缺陷,修改屬性,包括名稱、代號(hào)和材料等如圖4所示。
(5)直接利用SolidWorks三維實(shí)體模型,采用與SolidWorks無縫集成的分析軟件COSMOS進(jìn)行有限元分析,從而得到修正和優(yōu)化設(shè)計(jì)所需的必要信息。圖5為有限元分析網(wǎng)格圖。
(6)自動(dòng)生成裝配體模型,進(jìn)行T涉檢查,可及時(shí)地發(fā)現(xiàn)并改正問題,確保設(shè)計(jì)的正確性,如圖6所示。
(7)自動(dòng)生成的工程圖,因?yàn)槿SCAD的全相關(guān)性,調(diào)人的工程圖(見圖7)中相應(yīng)的尺寸已經(jīng)作了相應(yīng)的修改(包括明細(xì)表以及工程圖中的各種屬性),只需將尺寸和注釋等移到合適的位置即可。
經(jīng)過半年多的工作,我們完成了軸流壓縮機(jī)擴(kuò)壓器自動(dòng)設(shè)計(jì)這個(gè)課題。經(jīng)過統(tǒng)計(jì),使用三維CAD進(jìn)行擴(kuò)壓器設(shè)計(jì)約需1天時(shí)間,而使用三維CAD只需20多分鐘時(shí)間。由以上步驟可以看出,在軸流壓縮機(jī)擴(kuò)壓器設(shè)計(jì)過程中,大部分工作都是計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成的。在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段,就可以直觀的查看設(shè)汁有無缺陷,裝配體可以進(jìn)行干涉檢查,將出現(xiàn)錯(cuò)誤的可能性降至最低,極大地提高r產(chǎn)品質(zhì)量,而且產(chǎn)品的性能、可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性上都有提高。在結(jié)構(gòu)分析上,通過SolidWorks與COSMOS的無縫接口,保證了三維建模的完全一致,通過給定載荷和邊界條件、確定網(wǎng)格劃分方法,使得有限元分析計(jì)算與實(shí)際狀況相符。
本課題是陜鼓公司第一個(gè)使用三維CAD并生成了工程圖的項(xiàng)目,是產(chǎn)品設(shè)計(jì)力法的一個(gè)重大變革。而且從計(jì)算開始一直到出工程圖,對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的全過程實(shí)施了自動(dòng)化。從2002年11月完成以后,至今已完成了10多臺(tái)軸流壓縮機(jī)擴(kuò)壓器、進(jìn)口圈的設(shè)計(jì)工作。
在本課題的實(shí)施過程中,也遇到了許多困難,經(jīng)過我們的通力合作,解決了這些困難,同時(shí)積累許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)。這些經(jīng)驗(yàn)為后續(xù)的主導(dǎo)產(chǎn)品采用三維CAD設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ),對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法的影響是不可枯量的。
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