基于Pro／E与ANSYS集成的压缩机阀板有限元分析.pdf

程的结果数据,允许用户自定义程序来增强这些统计器的性 能,并对所采集的数据进行大量的分析,以文件和图形的方 式形成输出。 5系统的完全开放性及应用程序接口API 用户可根据自己的需要添加、 修改已有的源代码,其特 有的应用程序接口功能,使模型和数据文件很容易被其它工 具调用。 6具有动画演示特性 在仿真中或仿真后显示模型行为的动画,可以形象地表 示出系统的特性。 2 建模层次 OPNET模型分为Network、Node、Process三个层次,分别 在图形界面的Project Editor、Node Editor和Process Editor工 具中建立。 1 Network模型 这是最高层次的模型,由网络节点和连接网络节点的通 信链路组成,可直接建立起仿真网络的拓扑结构。 2 Node模型 由协议Module和连接Module的各种connections组成, 如物理接口Module、MACModule、IPModule等。 3 Process模型 主要模拟单个对象的行为,由有限状态机来描述,有限 状态机用C语言编程,每个Module对应一个或多个Process 模型。 通过OPNET的三层建模机制建立起来的三层模型和实 际的网络、 设备、 协议层次完全对应,全面反映了网络的相关 特性。 3 OPNET仿真步骤 1确定要仿真的对象和要解决的问题。 2根据仿真目的进行系统的建模,包括选择何种网络 拓扑结构、 网络的范围和大小、 网络的业务模型等。 3搜集仿真数据仿真数据是对于所仿真网络进行性 能测量和评价的依据,通过选择OPNET提供的各种统计指 标完成搜集仿真数据的工作。 4配置仿真并观察仿真的结果。 5引入扩展的拓扑结构通过分析仿真数据,可以得 到所仿真网络的性能,此时可以通过修改拓扑结构、 更新设 备等而得到新的仿真场景。 6再次配置仿真参数并进行仿真。 7观察对比结果,得出结论对同一个项目的不同方 案的仿真结果进行比较,得出结论。 4 实例分析 假设一个小型局域网内有一台服务器, 20台工作站,采 用星型拓扑结构,现要增加一个星型拓扑结构局域网,两个 局域网要连通。 根据实际需求,主要解决测试原有服务器的负荷可否满 足扩容的需求和网络节点之间的延迟是否可以被接受。通 过OPNETModeler建立原有局域网的模型,用10Base2T双向 链路相连,配置好一切对象后的网络模型。根据仿真任务搜 集仿真数据,配置仿真并观察仿真的结果。网络先以增加一 个拥有15台工作站的局域网将配置好仿真运算的参数进行 仿真。当系统趋于稳定时,未进行扩展的网络的负载在 2000 bit/s上下浮动,延迟大概在0. 4ms左右;扩展后的网络 负载在3000 bit/s上下浮动,延迟也大概在0. 4ms左右,变 化并不是很明显,故添加具有15台工作站的局域网是可行 的,网络比较稳定。若把新增局域网的工作站增加至25台, 其他条件不变,由仿真结果可知,具有15台工作站的局域网 的网络负载变化不大,而具有25台工作站的局域网的网络 负载变化比较明显,不能满足扩容的需求网络拓扑图与对 比曲线图略。通过Opnet网络仿真技术,可以判断所要增 加的局域网大小的范围。该仿真技术具有很现实的意义。 收稿日期 2006 - 11 - 20 文章编号 1001 - 08742007 03 - 0093 - 02 基于Pro/E与ANSYS集成的 压缩机阀板有限元分析 孙付伟,铁占续,程艳霞 河南理工大学 机械与动力工程学院,河南 焦作454000 中图分类号 TH457 文献标识码B 1 引言 应用ANSYS进行有限元分析,建模需耗费大量时间与 精力。它虽然带有自建模功能,但只能处理相对简单的模 型。Pro/E、UG等大型三维造型软件能进行强大的参数化设 计,使复杂实体造型成为可能。如果将专业Pro/E造型软件 与ANSYS结合使用,利用Pro/E造型软件快速准确建模的 特长,可以很好弥补ANSYS建模能力的不足。 压缩机阀板是压缩机中的一个关键部件,如果设计不合 理,就会造成制冷剂泄漏,直接影响操作人员的生命安全。 因此,定量的分析研究对压缩机阀板设计参数是一项有意义 的工作。 2 Pro/E与ANSYS集成链接方法比较 经过分析和实践,提出了如下3种Pro/E和ANSYS的 连接方法 1在Pro/E中导出ANSYS的分析文件; 2将ANSYS集成在Pro/E中; 3在ANSYS环境中导入Pro/E的模型文件。 ANSYS提供了与大多数三维软件进行数据共享和交换 的图形接口。只要在三维造型软件中使用另存或导出命令, 将建好的模型保存为ANSYS能识别的标准图形文件格式, 就能够实现数据的共享和交换。比如将在Pro/E中建立好 392007年第3期煤 矿 机 电 的模型保存为IGES、ans格式,就可以直接调入ANSYS中。 这种方法虽然简单,然而对于结构复杂、 特征过多的模型,在 导入的过程中一旦结构发生变化,就得不到理想的有限元模 型。ANSYS在读取 3. ans文件时,可以直接在Pro/E中完 成模型网格的划分。但导入的模型不是一个具有点、 线、 面、 体的实体模型,只能利用节点或单元施加载荷或约束,具有 很大的局限性,可能因为不能模拟模型实际承受的载荷或约 束,造成分析结果的不准确。 ANSYS集成于Pro/E中的操作步骤是 1选择“ 开始 ”-程序- ANSYS10. 0 - utilities - ANS_ ADM I N,进入ANSYS管理器;选择configuration options,单击 “OK” 确定,在配置对话框中选择configure connection for Pro/E,确定后,在打开的对话框中输入模块类型和图形类 型;最后,在Pro/E的安装信息对话框中输入Pro/E的安装 路径,单击“OK” 完成连接。 2创建一个新零件后,通过执行Pro/E中part菜单 下 的ANSYSGEOM开始数据传输;或者在ANSYS中执行 File\ I mport\Pro/E导入文件。 以这种方法导入的模型不会发生变形和线面的丢失,精 度高;同时,这个接口能处理各种复杂的模型,无需对模型进 行简化,也不会因对模型进行简化而产生误差。 3 基于集成平台的压缩机阀板的有限元分析 气阀是压缩机的重要部件,压缩机的经济性、 可靠性和 能量有效利用率都与之密切相关。活塞式压缩机的气阀主 要由吸、 排气阀片和阀板组成,气阀的余隙容积直接影响到 压缩机的排气量和制冷量,而在气阀的余隙容积中由阀板所 产生的余隙容积所占比例相当大。减小阀板厚度可缩小余 隙容积,但变薄的阀板必须满足工作要求。 1有限元分析的前处理 1 实体造型。利用Pro/E完成阀板的实体造型,阀板 的主要参数为长 宽 高71. 242. 62. 8mm。 2 模型导入。将阀板模型导入ANSYS中,实现无损导 入,如图1所示。 图1 ANSYS阀板模型 3 设置材料属性。设置材料的弹性模量和泊松比分别 为2. 09E11和0. 3。 4 指定单元类型,划分网格。统一采用solid 45 3 - D 实体结构单元。网格划分采用自由网格,得到45165个有限 元模型单元,节点数为11757个。 5 指定约束方式和加载方式。根据阀板的受力工况, 阀板与气缸的接触面受到气缸体的固定约束并非整个面 加载约束 , 同时还受到螺钉的约束;阀板与阀片的接触面受 到舌簧阀舌部作用在阀板阀线上的力。 2有限元分析的后处理 后处理是指检查分析求解结果的相关操作。由于是分 析静态数据,选用POST1通用后处理器来检查分析结果。 由阀板受力变形和等效应力场图可知,阀板的受力主要集中 在排气孔处,最大载荷244. 81N,能最大变形量0. 296E - 08, 薄阀板能满足工作要求。 4 结语 1将ANSYS集成在Pro/E中的方法比较可靠,实现 了各种信息的完整导入,使设计和分析过程紧密结合、 融为 一体。 2在Pro/E与ANSYS集成下对阀板进行数值模拟, 初步判定薄阀板能够满足强度要求,分析结果与实际较为吻 合,这为进一步进行阀板的有限元分析、 优化设计奠定了基 础。 收稿日期 2006 - 12 - 19 文章编号 1001 - 08742007 03 - 0094 - 02 单绳缠绕式提升机调绳技术 谢朝阳 淮南矿业集团 潘北煤矿,安徽 淮南232087 中图分类号 TD532 文献标识码B 1 引言 大多新建矿井在风井到底后,将吊桶提升改为罐笼提 升,以缩短建井工期。凿井一般采用单绳缠绕式提升机,主、 副钩罐笼不能同时分别到达井口和井底装载水平,需2次启 动提升机进行调整,不仅增加了提升时间,且对提升机电气、 机械均不利。此外,根据 煤矿安全规程 ,单绳缠绕式提升 机每季度必须调整提升钢丝绳与滚筒咬合点。因此,掌握调 绳的程序和技术要点具有很重要的意义。本文以2JK/3. 5/ 15. 5型提升机为例加以说明。 2 主钩调绳程序 该提升机在提升- 650m水平时为双钩提升,而在提升 - 490m水平时为单钩提升。因单钩提升中,由于主钩、 副钩 滚筒使用的时间不一样,滚筒衬木磨损不一致,因而主、 副钩 不能同时上下人。我们采用在主钩滚筒上垒绳的方法加以 解决,具体施工程序如下 1将主钩下放至- 650m装载水平,主钩罐笼落在托 罐座上,并使罐笼上部提升绳松弛; 2井口用两根20a工字钢梁穿过锁口梁,用3副钢板 卡将主钩提升钢丝绳卡死,见图1; 3在主提升钢丝绳钢板卡上方绳上用粉笔划上标记。 副钩上提300mm,使主钩钢丝绳松弛,观察10min,检查主钩 49 煤 矿 机 电 2007年第3期