阀门三维参数化建模与仿真分析

发布时间：2020-04-03 10:16

【摘要】：本课题研究的阀门仿真试验系统是利用计算机技术,对所设计的阀门在制造前进行模拟实际工况条件的仿真试验,可对产品的性能给出初步评价,对设计中的缺陷进行修正,确保设计后各工序的有效性。本系统通过有限元分析计算,确定该设计阀门在实际工况下的应力场、温度场与位移场,最终给出产品密封副密封性能、阀杆扭矩、阀门各部位的应力分布以及其主要零部件的强度与变形数据和评价结论。系统采用软件WorkBench作为主要建模和分析平台,根据其建模特点建立阀门装配模型,并对其进行参数化定义,通过改变阀门尺寸参数,生成新的、同型号的阀门,检查生成模型是否符合实体结构,各接触面贴紧程度,以及内部结构的合理性。对阀体、阀杆、启闭件进行接触分析,最终可以给出应力、应变、接触力等力学结果。 在整个课题中,阀门模型的制作与仿真试验的测试是核心内容,直接关系到最终分析结果的准确性,所以阀门建模和仿真试验是本文探讨的主要内容。 对一个供有限元分析的复杂装配结构模型进行参数化定义,装配参数的确定是建模过程的重点和难点。本文结合自底向上和自顶向下的两种模型装配方法,利用零部件之间的尺寸参数和装配关系,使其在模型的主坐标和零部件成型的局部坐标之间的参数转换过程中得以体现。以建立结构合理,成型可靠的参数化模型为目的,提出对复杂装配结构的实体模型的装配参数进行定义的基本思路和方法。 虚拟现实技术已经被广泛的应用于现代工业设计和生产中,它改变了传统设计的方式和思路,提高了生产的效率。本文结合虚拟现实技术的特点,以阀门仿真试验为例,介绍了在工业设计中运用虚拟现实技术,以及对设计的产品进行仿真试验的详细过程。在仿真试验中,通过对阀门参数的改变,探讨了阀体开孔应力集中的问题,结合分析结果,绘制开孔应力集中曲线图,并对最大应力的计算公式进行了修正;此外,通过仿真试验,对密封面比压进行测试,提取出有效密封比压,得到密封面宽度和密封比压的关系曲线,从而对阀门强度和密封性能做出评价。
【图文】：

图2.1Ansysworkbeneh的操作界面图2OM中三维模型的类型三维模型具有直观、明了、容易理解的优点，是工程设计人员重要的思想交工具。用计算机建立三维模型，一般有三种类型:线框模型、表面模型、实体型。.21线框模型线框模型是表面模型与实体模型的基础，它用空间的线段构成物体的立体框图形，，它的几何数据是定点与棱边〔’:3]。造型系统只据结构简单、易于理解、资料存储量少、操作灵活能表达基本的几何信息，它、响应速度快，是进一步构曲面模型和实体模型的基础。但线框模型建立起来的不是实体，不能对模型进剖切、消隐、明暗处理、上色、物性分析、干涉检测等操作。

因此参数化绘图应运而生，它能充分发挥CAD准确、快速的特点，从而提高设计和出图效率。如图3.1所示，图中草图己被参数化定义，球体被随尺寸参数的驱动的草图切除其余的部分，形成新的球体。3D参数化绘图方法的主要优点是可很好地保持各个方向视图的一致性，对零件的二维视图安排也较灵活(因为可从各个角度、各个位置对零件模型进行向视或剖切)。同时，还可方便地实现与CAM系统的对接。从铸造上讲，还可进行工程分析，提取工艺数据，易于与铸造工艺CAD/CAE系统和三维快速原型技术相结合
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH134

【引证文献】

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本文编号：2613241