淺析ANSYS技術(shù)在化工機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

楊戩

【摘 要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)在機(jī)械設(shè)備研究領(lǐng)域也獲得了飛速的發(fā)展，ANSYS軟件、AUTO軟件、ALGOR軟件等為我國(guó)機(jī)械的外形設(shè)計(jì)提供了有力的技術(shù)支持。當(dāng)前我國(guó)政府積極支持者計(jì)算機(jī)輔助程序的發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助程序所存在的局限性的現(xiàn)狀問(wèn)題正在慢慢地改善。本文主要就ANSYS軟件進(jìn)行分析，從當(dāng)前ANSYS軟件在化工機(jī)械設(shè)計(jì)過(guò)程中的使用現(xiàn)狀以及具體的應(yīng)用等方面進(jìn)行分析論述。

【關(guān)鍵詞】ANSYS技術(shù)；化工機(jī)械設(shè)計(jì)；發(fā)展歷史；現(xiàn)狀；具體應(yīng)用

自1978年至今，我國(guó)積極的認(rèn)識(shí)到自身的不足，積極向上西方發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)行現(xiàn)今的技術(shù)知識(shí)的學(xué)習(xí)。[1]至今我國(guó)在計(jì)算機(jī)技術(shù)、化工技術(shù)等方面已經(jīng)獲得了很大程度上的發(fā)展，當(dāng)前我國(guó)的某些加工設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)可以超過(guò)一些西方的發(fā)達(dá)國(guó)家?；C(jī)械設(shè)備由于其使用的環(huán)境多樣且加工的類型多樣，使當(dāng)前化工機(jī)械的種類區(qū)域復(fù)雜化，零件趨于專業(yè)化，就此ANSYS設(shè)計(jì)軟件很大程度上的為整體的工程設(shè)計(jì)提供了便利，為化工設(shè)備的虛擬化設(shè)計(jì)提供極大的便利。ANSYS的功能受到了國(guó)際上各國(guó)的普遍歡迎，ANSYS技術(shù)可以幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)分析，進(jìn)而為整個(gè)化工機(jī)械設(shè)備的優(yōu)化提升奠定一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

一、化工機(jī)械設(shè)備技術(shù)的發(fā)展歷史

隨著經(jīng)濟(jì)合計(jì)科技水平的不斷發(fā)展，我國(guó)對(duì)于化工接卸制造方面的工程重視程度不斷加深，當(dāng)前我國(guó)正在積極進(jìn)行著化工機(jī)械設(shè)備制造方面的研究。我國(guó)南方沿海城市積極引進(jìn)西方的先進(jìn)化工設(shè)備，進(jìn)而使我國(guó)的機(jī)械化工行業(yè)獲得了很大程度上的發(fā)展，后來(lái)在抗日戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期，我國(guó)南方的化工機(jī)械行業(yè)的發(fā)展也受到了很大的影響；后來(lái)我國(guó)進(jìn)入和改革開放時(shí)期，這個(gè)時(shí)期我國(guó)積極學(xué)習(xí)西方先進(jìn)的化工技術(shù)，我國(guó)的化工機(jī)械設(shè)計(jì)發(fā)展的速度日益加快，促使大量的國(guó)產(chǎn)化工機(jī)械設(shè)備被生產(chǎn)出來(lái)促進(jìn)了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。同時(shí)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展反作用于化工機(jī)械行業(yè)，促使化工機(jī)械行業(yè)發(fā)展速度大大加快。在當(dāng)代，隨著科技發(fā)展的不斷加快，傳統(tǒng)的化工設(shè)備的種類單一、針對(duì)性弱等情況被改變，我國(guó)化工機(jī)械生產(chǎn)正朝著專業(yè)化、系統(tǒng)化等方向發(fā)展。[2]

二、ANSYS軟件在化工機(jī)械生產(chǎn)和設(shè)計(jì)過(guò)程中的使用現(xiàn)狀

ANSYS軟件是美國(guó)的專業(yè)設(shè)計(jì)公司研究設(shè)計(jì)的一種主要為化工設(shè)計(jì)的軟件，從這個(gè)軟件面試來(lái)，這個(gè)軟件受到了世界各國(guó)的歡迎。后期ANSYS軟件根據(jù)化工行業(yè)的發(fā)展方向，在軟件的設(shè)計(jì)的過(guò)程中針對(duì)石油化工、接卸制造、土木建設(shè)等方面設(shè)計(jì)出了各個(gè)不同的模塊，進(jìn)而有效地保障了整體制造的質(zhì)量和制造的效果。[3]當(dāng)前隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，當(dāng)前這個(gè)軟件可以遠(yuǎn)程連接電腦并調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)中的化工數(shù)據(jù)信息來(lái)實(shí)現(xiàn)仿真花的模擬。同時(shí)由于這個(gè)軟件的仿真模擬效果非常好，使其在化工機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)和研發(fā)等方面有著不可替代的地位。

這個(gè)軟件在機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)方面相較于其他設(shè)計(jì)軟件具有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而在當(dāng)代人們對(duì)于機(jī)械設(shè)備加工質(zhì)量要求極其嚴(yán)格的當(dāng)代，這個(gè)軟件的專業(yè)進(jìn)行就顯得十分重要。化工機(jī)械設(shè)備往往不是由一個(gè)單一的元件組成，而是由多個(gè)不同種類不同模塊的元件組成的，CAD、PRO/E等設(shè)計(jì)軟件往往都只能進(jìn)行單一零件的設(shè)計(jì)并且設(shè)計(jì)往往還無(wú)法達(dá)到想要的效果。在這個(gè)大背景下，ANSYS軟件成為了機(jī)械設(shè)備建模設(shè)計(jì)的首要選擇，本軟件在使用的過(guò)程中還可以模擬進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的零件的裝配，進(jìn)而避免的設(shè)計(jì)的零件無(wú)法有效實(shí)現(xiàn)裝配的情況的出現(xiàn)。同時(shí)化工機(jī)械設(shè)備對(duì)于機(jī)械的專業(yè)性要求十分高，如果零件的尺寸出現(xiàn)問(wèn)題的話就有可能會(huì)導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備的密閉性等方面出現(xiàn)問(wèn)題，進(jìn)而影響了整個(gè)機(jī)械的質(zhì)量，ANSYS設(shè)計(jì)軟件可以根據(jù)設(shè)計(jì)的零件和使用的加工設(shè)備，設(shè)計(jì)出合理的加工方式進(jìn)而最大程度地降低誤差的系數(shù)來(lái)提升各個(gè)零件的匹配系數(shù)。當(dāng)前ANSYS軟件正在積極調(diào)查客戶的需求，并根據(jù)當(dāng)前市場(chǎng)的發(fā)展動(dòng)向進(jìn)行軟件的實(shí)時(shí)更新力求滿足用戶的發(fā)展需求。當(dāng)前我國(guó)的化工機(jī)械設(shè)計(jì)人員應(yīng)該積極進(jìn)行ANSYS軟件的基礎(chǔ)操作的學(xué)習(xí)，進(jìn)而使機(jī)械設(shè)備制造的質(zhì)量不斷提升。

三、ANSYS軟件技術(shù)在化工機(jī)械生產(chǎn)工程中的具體應(yīng)用

ANSYS軟件在化工機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造的過(guò)程中有很多的應(yīng)用，本文主要挑選該軟件的兩個(gè)最為重要的應(yīng)用方面進(jìn)行分析論述。如下：

（一）機(jī)械設(shè)備厚壁的建模和受力分析

1.機(jī)械設(shè)備的厚壁建模

進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的建模主要需要進(jìn)行邊界的劃分、網(wǎng)格的劃分、設(shè)置邊界幾個(gè)方面。在進(jìn)行機(jī)械設(shè)備的厚壁的建模時(shí)，首先應(yīng)該填入需要使用的材料的屬性情況，進(jìn)而保證在進(jìn)行建模的過(guò)程中后期應(yīng)力計(jì)算時(shí)可以獲得正確的屬性數(shù)據(jù)，進(jìn)而保證整個(gè)模擬建設(shè)的有效性；其次在進(jìn)行建模的過(guò)程中，應(yīng)該進(jìn)行基礎(chǔ)的網(wǎng)格的規(guī)劃，對(duì)網(wǎng)格的大小進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)，之后再進(jìn)行緊密的調(diào)整，來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。在進(jìn)行厚壁的數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，還應(yīng)該將實(shí)際的數(shù)據(jù)輸入到其中并輸入一定量的偏差值，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)有效的過(guò)程設(shè)計(jì)。[4]在模型基礎(chǔ)的外貌完成的基礎(chǔ)上，對(duì)模型的外部邊界的載荷等進(jìn)行綜合分析，進(jìn)而保證設(shè)計(jì)的厚壁可以滿足應(yīng)力要求。在進(jìn)行模型受力分析時(shí)應(yīng)該精準(zhǔn)的考慮模型所受的內(nèi)壓、外壓、重力等，進(jìn)而保障可以精準(zhǔn)地確定機(jī)械設(shè)備模型的外部情況。機(jī)械設(shè)備的內(nèi)部應(yīng)力分布是在機(jī)械設(shè)備的厚壁建模完成的基礎(chǔ)上，建立模型的變形圖與軌跡線，在使用ANSYS軟件進(jìn)行分析，最后得到模型的應(yīng)力軌跡圖。

2.機(jī)械設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算

因?yàn)楹癖谑且环N建設(shè)采用的材料，在使用ANSYS軟件對(duì)厚壁進(jìn)行建模的過(guò)程中可以設(shè)計(jì)得到其中的最大的變形的量和最大的位移的量。并且可以將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合，使用MATLAB數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)這些數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行分析，進(jìn)而得到應(yīng)力在厚壁上的大小變化，進(jìn)而為厚壁的建模提供一定的便利。

（二）研究流體內(nèi)部的熱量變化

在進(jìn)行流體內(nèi)部的熱量變化的情況的研究的過(guò)程中，首先應(yīng)該使用ANSYS軟件對(duì)流體進(jìn)行研究。在進(jìn)行研究的過(guò)程中首先應(yīng)該確定整體的組成單位，即設(shè)定每個(gè)單位的大小。結(jié)構(gòu)一般都是由規(guī)則的二維圖形進(jìn)行旋轉(zhuǎn)得到的三維圖形。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程是，每一個(gè)不同的界面所帶變得流體的位置和流體的溫度都是不同的。合理的設(shè)計(jì)便捷的位置，設(shè)計(jì)人員使用CFD對(duì)模型的邊界為之進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)便捷的位置滿足xy=0的條件。在進(jìn)行相關(guān)模擬時(shí)還應(yīng)該設(shè)置當(dāng)前流體的溫度、流體的流速等，通過(guò)列出流速方程、能量方程等，實(shí)現(xiàn)真實(shí)情況的模擬。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上可知，ANSYS技術(shù)為化工機(jī)械的設(shè)計(jì)和制造打來(lái)了極大的便利，該軟件有效的綜合了其他工程軟件的優(yōu)點(diǎn)，克服了傳統(tǒng)軟件的一些弊端，最大程度地模擬和還原了涉及設(shè)備的實(shí)際情況，促使化工機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)發(fā)生了很大的提升。當(dāng)前為了使ANSYS技術(shù)可以更好地為我國(guó)化工機(jī)械技術(shù)發(fā)展提供助力，我國(guó)的化工機(jī)械設(shè)計(jì)人員應(yīng)該積極的學(xué)習(xí)軟件的使用方法，進(jìn)而促使軟件的功能可以更加充分的發(fā)揮。

【參考文獻(xiàn)】

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[4]石勇. 計(jì)算機(jī)輔助工程在化工機(jī)械中的應(yīng)用[J]. 機(jī)械管理開發(fā)，2014，（4）：88-89，92.