搜索使用SolidWorks/COSMOS进行压缩机有限元分析
2013-06-13 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线
随着国内经济的迅速发展,陕西鼓风机(集团)有限公司的轴流压缩机在各行各业得到了广泛应用。现在的用户要求在不降低质量的前提下缩短产品的设计、制造周期,而且从2002开始,该公司的轴流压缩机设计一直处于一种超饱和的状态。轴流压缩机是该公司的主导产品,为使该公司轴流压缩机产品立于不败之地,加强技术攻关,使用新的设汁方法缩短设计周期、提高产品质量成为了公司的迫切需要。
二维CAD在该公司的应用已经相当成熟。但相对于三维CAD,二维CAD在确定产品结构参数的过程中,人为因素太多,设计周期太长。设计完成后,还不能直观的休现设计有无缺陷。应用三维CAD技术,司极大地缩短产品设计周期。直观的三维模型,对于表达设计概念和体现设计缺陷有非常实用的指导意义。运动分析和干涉检查还大大提高了设计的准确性。由于三维CAD具有参数化和全相关特性,设计更改非常快捷,工作效率和设计质量大大提高,更好的满足了客户需求,使产品更具市场竟争力。
使用三维进行设计是一项长期的、基础工作量很大的工作。从2002年上半年开始,我们使用SolidWorks软件,选择轴流压缩机扩压器进行三维设计和分析,保证了产品的安全性。工作完成后,还能够自动进行计算结果格式的转换,自动生成三维装配体模型,自动进行有限元分析,自动生成工程图。
使用三维CAD需要做许多前期工作。以扩压器设计为例,需要做的工作有:编制计算结果格式转换程序。建立系列零件设计表中数据和三维模型的对应关系;三维建模;约束的设置;尺寸之问的关系的建立;工程图的建立、明细表格式的建立等。具体过程如下。
(1)计算结果自动转换
使用专用的扩压器计算程序,得出计算结果(为txt文件)。将扩压器计算程序的计算结果用计算机程序进行自动转换,转换成为SolidWorks所要求的格式,如图1所示。
(2)数据导人系列零件设计表将转换后的文件导人SolidWorks中已建好模型的系列零件设计表中,如图2所示。
(3)流道型线自动生成后的草图如见图3所示。
(4)自动生成三维模型,查看有无缺陷,修改属性,包括名称、代号和材料等如图4所示。
(5)直接利用SolidWorks三维实体模型,采用与SolidWorks无缝集成的分析软件COSMOS进行有限元分析,从而得到修正和优化设计所需的必要信息。图5为有限元分析网格图。
(6)自动生成装配体模型,进行T涉检查,可及时地发现并改正问题,确保设计的正确性,如图6所示。
(7)自动生成的工程图,因为三维CAD的全相关性,调人的工程图(见图7)中相应的尺寸已经作了相应的修改(包括明细表以及工程图中的各种属性),只需将尺寸和注释等移到合适的位置即可。
经过半年多的工作,我们完成了轴流压缩机扩压器自动设计这个课题。经过统计,使用三维CAD进行扩压器设计约需1天时间,而使用三维CAD只需20多分钟时间。由以上步骤可以看出,在轴流压缩机扩压器设计过程中,大部分工作都是计算机自动完成的。在产品的设计阶段,就可以直观的查看设汁有无缺陷,装配体可以进行干涉检查,将出现错误的可能性降至最低,极大地提高r产品质量,而且产品的性能、可靠性、安全性和经济性上都有提高。在结构分析上,通过SolidWorks与COSMOS的无缝接口,保证了三维建模的完全一致,通过给定载荷和边界条件、确定网格划分方法,使得有限元分析计算与实际状况相符。
本课题是陕鼓公司第一个使用三维CAD并生成了工程图的项目,是产品设计力法的一个重大变革。而且从计算开始一直到出工程图,对产品设计的全过程实施了自动化。从2002年11月完成以后,至今已完成了10多台轴流压缩机扩压器、进口圈的设计工作。
在本课题的实施过程中,也遇到了许多困难,经过我们的通力合作,解决了这些困难,同时积累许多宝贵的经验。这些经验为后续的主导产品采用三维CAD设计打下了基础,对产品设计思想和设计方法的影响是不可枯量的。
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