Pro/MECHANICA環(huán)境下的管道支架優(yōu)化設(shè)計(jì)

2013-07-01 by:廣州CAD:proe設(shè)計(jì)培訓(xùn)中心來源:廣州proe有限元分析培訓(xùn)中心

隨著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展,現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法也呈現(xiàn)出多樣化,利用先進(jìn)的CAD/CAE工具對(duì)機(jī)械系統(tǒng)開展研究已成為一種趨勢(shì)。proeNGINEER是集CAD/CAM/CAE于一體的大型設(shè)計(jì)軟件,其中CAE常用的模塊有Mechanism Design eXtension(MDX)和Pro/MECHANICA。絕大多數(shù)專業(yè)分析軟件幾何建模的功能比較弱,須通過IGES格式或STEP格式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,這樣往往容易造成數(shù)據(jù)的丟失而須花費(fèi)大量的時(shí)間與精力進(jìn)行幾何模型的修補(bǔ)工作。而Pro/MECHANICA能克服這一弱點(diǎn),它可以直接利用proeNGINEER的幾何模型進(jìn)行有限元分析。由于proeNGINEER具有強(qiáng)大的參數(shù)化功能, Pro/MECHANICA就利用參數(shù)化工具的優(yōu)點(diǎn)對(duì)幾何模型進(jìn)行靈敏度分析和優(yōu)化設(shè)計(jì),這是Pro/MECHANICA區(qū)別其他有限元軟件最顯著的特征。

一、Pro/MECHANICA環(huán)境下的優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.Pro/MECHANICA Structure模塊簡介
與其他專業(yè)的有限元分析軟件一樣,Pro/MECHANICA Structure模塊可以完成有限元分析和模型的優(yōu)化設(shè)計(jì),它的設(shè)計(jì)研究種類主要有三種:標(biāo)準(zhǔn)分析(Standard)、靈敏度分析(Sensitivity)和優(yōu)化設(shè)計(jì)分析(Optimization)。圖1為Pro/MECHANICA Structure模塊的主菜單。概括的說,Pro/MECHANICA Structure模塊的分析任務(wù)為兩類,第一類為設(shè)計(jì)驗(yàn)證或設(shè)計(jì)校核,例如進(jìn)行設(shè)計(jì)模型的應(yīng)力應(yīng)變檢驗(yàn),和其他有限元分析軟件一樣,須通過創(chuàng)建幾何模型、簡化模型、設(shè)定單位和材料屬性、定義約束、定義載荷、定義分析任務(wù)、運(yùn)行分析、顯示評(píng)價(jià)計(jì)算結(jié)果這樣的工作流程;第二類為模型的設(shè)計(jì)優(yōu)化,這是Pro/MECHANICA區(qū)別其他有限元軟件最顯著的特征。它的工作流程如圖2所示。現(xiàn)以管道支架為例簡述Pro/MECHANICA獨(dú)特的優(yōu)化設(shè)計(jì)功能。

Pro/MECHANICA環(huán)境下的管道支架優(yōu)化設(shè)計(jì)proe應(yīng)用技術(shù)圖片圖片1

2.管道支架的優(yōu)化設(shè)計(jì)
管道支架是一種廣泛應(yīng)用于建筑、電力等行業(yè)的支撐類零件,對(duì)其進(jìn)行有限元分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有著重要的指導(dǎo)意義。

(1)幾何模型的建立
圖3為某管道支架在proe下的三維造型圖,主要由中間板、邊緣板、中間切槽、左端固定板組成,其左端面固定。由材料力學(xué)可知,該支架左端固定板與中間板、邊緣板連接面為危險(xiǎn)截面,截面上下位置處的點(diǎn)所受應(yīng)力最大,為危險(xiǎn)點(diǎn)。因此分別建立測量點(diǎn)PNT0、PNT1以監(jiān)測危險(xiǎn)點(diǎn)處的應(yīng)力值。

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