搜索Pro/MECHANICA環境下的管道支架優化設計
2013-07-01 by:廣州CAD:proe設計培訓中心 來源:廣州proe有限元分析培訓中心
隨著電子計算機的發展,現代機械設計方法也呈現出多樣化,利用先進的CAD/CAE工具對機械系統開展研究已成為一種趨勢。proeNGINEER是集CAD/CAM/CAE于一體的大型設計軟件,其中CAE常用的模塊有Mechanism Design eXtension(MDX)和Pro/MECHANICA。絕大多數專業分析軟件幾何建模的功能比較弱,須通過IGES格式或STEP格式進行數據交換,這樣往往容易造成數據的丟失而須花費大量的時間與精力進行幾何模型的修補工作。而Pro/MECHANICA能克服這一弱點,它可以直接利用proeNGINEER的幾何模型進行有限元分析。由于proeNGINEER具有強大的參數化功能, Pro/MECHANICA就利用參數化工具的優點對幾何模型進行靈敏度分析和優化設計,這是Pro/MECHANICA區別其他有限元軟件最顯著的特征。
一、Pro/MECHANICA環境下的優化設計
1.Pro/MECHANICA Structure模塊簡介
與其他專業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化設計,它的設計研究種類主要有三種:標準分析(Standard)、靈敏度分析(Sensitivity)和優化設計分析(Optimization)。圖1為Pro/MECHANICA Structure模塊的主菜單。概括的說,Pro/MECHANICA Structure模塊的分析任務為兩類,第一類為設計驗證或設計校核,例如進行設計模型的應力應變檢驗,和其他有限元分析軟件一樣,須通過創建幾何模型、簡化模型、設定單位和材料屬性、定義約束、定義載荷、定義分析任務、運行分析、顯示評價計算結果這樣的工作流程;第二類為模型的設計優化,這是Pro/MECHANICA區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。現以管道支架為例簡述Pro/MECHANICA獨特的優化設計功能。
2.管道支架的優化設計
管道支架是一種廣泛應用于建筑、電力等行業的支撐類零件,對其進行有限元分析和優化設計對實際生產有著重要的指導意義。
(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。由材料力學可知,該支架左端固定板與中間板、邊緣板連接面為危險截面,截面上下位置處的點所受應力最大,為危險點。因此分別建立測量點PNT0、PNT1以監測危險點處的應力值。
圖3 管道支架三維效果圖
(2)設置模型材料屬性
該模型所選材料為45鋼,其密度為,彈性模量E=200GPa,泊松比。根據材料屬性,我們選擇Pro/MECHANICA Structure模塊中材料庫中的材料模型steel,然后整理編輯,圖4為定義的材料屬性表。
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