水切割机超高压零部件的参数化CAE系统开发

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超高压系统是水切割机的核心组件,其内部零部件承受着交替不断的高压水冲击,导致其频繁出现一系列失效问题,进而影响到整台水切割机的运行状态。因此,有必要开展针对这些零部件的基本动静态分析、自增强设计、疲劳分析和优化设计等工作。而这些零部件具有系列化的特点,其结构和工况都是相对固定的,只是尺寸有些许不同。针对这一特点,本文开发了一个专用的零部件参数化CAE系统,使企业能够便捷地对原有产品进行快速变形设计,免去了大量重复的人为建模分析等工作,且系统内的数据库能集中管理所有设计实例,方便了用户的查询和参考,同时也提高了设计效率。本文的研究对象为南京大地水刀DIPS9-3040超高压系统的六个关键零部件,主要工作如下:(1)基于零部件的工况特点和实际失效形式,确定它们的分析优化内容。根据这些内容,开展本系统的需求分析,确定系统的整体架构、功能模块和相关开发工具。(2)基于零部件的结构和工况特点,在ANSYS中建立相应的有限元模型,并确立其参数化方案。基于这些方案,建立参数化建模和分析的APDL命令流文件。根据零部件的失效形式和改进需求,确立其优化方案,并建立相应的APDL优化文件。基于这些APDL命令流文件,制作三类APDL模板(前处理、求解与后处理和优化设计),供系统的各个功能模块调用,以实现模块间的串联。(3)在Visual Studio集成开发环境下,选择Winform窗体来开发软件系统的界面,并利用C#语言创建各个零部件的对应类,用于封装其结构、力学和分析结果等相关属性。然后根据系统的功能需求和工作流程,确定编程逻辑,设计各个功能模块,并最终开发出水切割机超高压零部件的CAE系统。针对零部件的几何参数、载荷数值、材料属性和计算结果等信息的特点,在MySQL数据库中建立相应的库和表来存储数据,并将其集成于系统的检索模块中,确保用户能够便捷地查询和读取数据。(4)依据论文研究开发的CAE系统,进行实例演算,验证了本系统的可行性。最后,基于本系统的分析,给出现有零部件的动静态分析结果,确定高压缸等容器的自增强方案和其它零部件的结构优化方案。
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