搜索使用SolidWorks/COSMOS進行壓縮機有限元分析
2013-06-13 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線
隨著國內(nèi)經(jīng)濟的迅速發(fā)展,陜西鼓風機(集團)有限公司的軸流壓縮機在各行各業(yè)得到了廣泛應用。現(xiàn)在的用戶要求在不降低質(zhì)量的前提下縮短產(chǎn)品的設計、制造周期,而且從2002開始,該公司的軸流壓縮機設計一直處于一種超飽和的狀態(tài)。軸流壓縮機是該公司的主導產(chǎn)品,為使該公司軸流壓縮機產(chǎn)品立于不敗之地,加強技術攻關,使用新的設汁方法縮短設計周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量成為了公司的迫切需要。
二維CAD在該公司的應用已經(jīng)相當成熟。但相對于三維CAD,二維CAD在確定產(chǎn)品結(jié)構參數(shù)的過程中,人為因素太多,設計周期太長。設計完成后,還不能直觀的休現(xiàn)設計有無缺陷。應用三維CAD技術,司極大地縮短產(chǎn)品設計周期。直觀的三維模型,對于表達設計概念和體現(xiàn)設計缺陷有非常實用的指導意義。運動分析和干涉檢查還大大提高了設計的準確性。由于三維CAD具有參數(shù)化和全相關特性,設計更改非?？旖?工作效率和設計質(zhì)量大大提高,更好的滿足了客戶需求,使產(chǎn)品更具市場竟爭力。
使用三維進行設計是一項長期的、基礎工作量很大的工作。從2002年上半年開始,我們使用SolidWorks軟件,選擇軸流壓縮機擴壓器進行三維設計和分析,保證了產(chǎn)品的安全性。工作完成后,還能夠自動進行計算結(jié)果格式的轉(zhuǎn)換,自動生成三維裝配體模型,自動進行有限元分析,自動生成工程圖。
使用三維CAD需要做許多前期工作。以擴壓器設計為例,需要做的工作有:編制計算結(jié)果格式轉(zhuǎn)換程序。建立系列零件設計表中數(shù)據(jù)和三維模型的對應關系;三維建模;約束的設置;尺寸之問的關系的建立;工程圖的建立、明細表格式的建立等。具體過程如下。
(1)計算結(jié)果自動轉(zhuǎn)換
使用專用的擴壓器計算程序,得出計算結(jié)果(為txt文件)。將擴壓器計算程序的計算結(jié)果用計算機程序進行自動轉(zhuǎn)換,轉(zhuǎn)換成為SolidWorks所要求的格式,如圖1所示。
(2)數(shù)據(jù)導人系列零件設計表將轉(zhuǎn)換后的文件導人SolidWorks中已建好模型的系列零件設計表中,如圖2所示。
(3)流道型線自動生成后的草圖如見圖3所示。
(4)自動生成三維模型,查看有無缺陷,修改屬性,包括名稱、代號和材料等如圖4所示。
(5)直接利用SolidWorks三維實體模型,采用與SolidWorks無縫集成的分析軟件COSMOS進行有限元分析,從而得到修正和優(yōu)化設計所需的必要信息。圖5為有限元分析網(wǎng)格圖。
(6)自動生成裝配體模型,進行T涉檢查,可及時地發(fā)現(xiàn)并改正問題,確保設計的正確性,如圖6所示。
(7)自動生成的工程圖,因為三維CAD的全相關性,調(diào)人的工程圖(見圖7)中相應的尺寸已經(jīng)作了相應的修改(包括明細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擴壓器自動設計這個課題。經(jīng)過統(tǒng)計,使用三維CAD進行擴壓器設計約需1天時間,而使用三維CAD只需20多分鐘時間。由以上步驟可以看出,在軸流壓縮機擴壓器設計過程中,大部分工作都是計算機自動完成的。在產(chǎn)品的設計階段,就可以直觀的查看設汁有無缺陷,裝配體可以進行干涉檢查,將出現(xiàn)錯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)濟性上都有提高。在結(jié)構分析上,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,使得有限元分析計算與實際狀況相符。
本課題是陜鼓公司第一個使用三維CAD并生成了工程圖的項目,是產(chǎn)品設計力法的一個重大變革。而且從計算開始一直到出工程圖,對產(chǎn)品設計的全過程實施了自動化。從2002年11月完成以后,至今已完成了10多臺軸流壓縮機擴壓器、進口圈的設計工作。
在本課題的實施過程中,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,同時積累許多寶貴的經(jīng)驗。這些經(jīng)驗為后續(xù)的主導產(chǎn)品采用三維CAD設計打下了基礎,對產(chǎn)品設計思想和設計方法的影響是不可枯量的。
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