基于UG的大件運(yùn)輸支座參數(shù)化建模及有限元分析

胡 杰,曾傳華

(西華大學(xué)汽車與交通學(xué)院,四川 成都 610039)

隨著我國(guó)大型重工業(yè)的不斷發(fā)展,大型設(shè)備的需求也在持續(xù)不斷增長(zhǎng),對(duì)于此類不可拆卸的大型設(shè)備,則需要特殊的運(yùn)輸車輛來進(jìn)行運(yùn)輸。但在運(yùn)輸過程中,貨物的運(yùn)輸安全是我們需要考慮的主要問題。支座在運(yùn)輸過程中不僅需要承擔(dān)設(shè)備的全部壓力還需要將設(shè)備固定,因此支座在大件運(yùn)輸過程中扮演著一個(gè)非常重要的角色。

而對(duì)于運(yùn)輸貨物的不同,所需的支座數(shù)量以及支座所擺放的位置都是不一樣的[1]。本文主要是利用UG的二次開發(fā)技術(shù),對(duì)支座進(jìn)行參數(shù)化建模,最后再利用UG中的高級(jí)仿真模塊,對(duì)支座強(qiáng)度進(jìn)行分析。UG參數(shù)化建模,即使是不會(huì)使用該軟件的人員,也可直接輸入所需參數(shù)得到所需模型?？纱蟠罂s減工程人員在運(yùn)輸前安全分析時(shí)的周期,提高工作效率。

1 大件運(yùn)輸支座參數(shù)化模型建立

對(duì)于支座模型的建立,首先是需要確定支座的構(gòu)成部分以及各個(gè)構(gòu)成部分的參數(shù)值大小,然后通過UG二次開發(fā)技術(shù)建立GUI,通過在GUI中輸入關(guān)鍵參數(shù),點(diǎn)擊應(yīng)用最后生成我們所需要的模型。

1.1 環(huán)境變量設(shè)置及菜單制作

采用的平臺(tái)為UG與VS2012,安裝好程序后找到UG的安裝目錄,將UGOPEN文件夾下的VC文件夾復(fù)制,然后替換VS2012安裝目錄下的VC文件夾,完成VS2012與UG的聯(lián)接,在啟動(dòng)VS2012編寫UG回調(diào)程序時(shí),新建目錄中會(huì)有NX10 NXOPEN C++選項(xiàng)。在利用UGOPEN技術(shù)進(jìn)行二次開發(fā)之前,還需要先進(jìn)行環(huán)境變量設(shè)置,通常情況下,是利用我的電腦—屬性—高級(jí)系統(tǒng)設(shè)置—高級(jí)—環(huán)境變量設(shè)置,然后在“用戶變量”窗口新建變量。但此方法可能會(huì)存在與一些電腦系統(tǒng)不兼容的情況,導(dǎo)致NX安裝路徑下的新增菜單項(xiàng)不能鏈接進(jìn)NX軟件菜單欄中。本文主要是找到NX10.0安裝目錄下的UGII文件夾中的ugii_env文件,將該文件以文本形式打開并在文件末尾輸入U(xiǎn)GII_VENDOR_DIR;最后保存并關(guān)閉文檔即可。

對(duì)于菜單制作,主要是利用UG二次開發(fā)中的MenuScrip對(duì)菜單建立進(jìn)行實(shí)現(xiàn),用戶可自由刪改菜單名稱,以達(dá)到自己需要。本文主要是找到NX10.0安裝路徑下NX10.0UGALLIANCEsite文件夾,然后在site文件夾中的starup文件夾中新建nx_zhizuo_tools_menu.men文件,所需代碼如下。

VERSION 120

EDIT UG_GATEWAY_MAIN_MENUBAR

AFTER UG_HELP

CASCADE_BUTTON zhizuo_btn

LABEL支座二次開發(fā)

END_OF_AFTER

MENU zhizuo_btn

BUTTON jianmo

LABEL自動(dòng)建模

ACTIONS zhizuoercikaifa_defei_L.dll

END_OF_MENU

1.2 建立關(guān)鍵參數(shù)輸入對(duì)話框

該小節(jié)主要是利用UG/0pen UIStyler可視化工具,該工具可避免復(fù)雜的圖形用戶接口編程[2]。在建立對(duì)話框之前還需確定所需支座模型的關(guān)鍵參數(shù),該對(duì)話框所包含的主要關(guān)鍵參數(shù)有:支座數(shù)量、底座長(zhǎng)度、圓弧直徑、支座高度以及支座間距。其中支座數(shù)量選項(xiàng)是一個(gè)枚舉類型,用戶可通過工程需求選擇所需支座數(shù)量。在選擇不同支座數(shù)量時(shí),該選項(xiàng)框中不同支座與支座間的距離也可進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置。保存該選項(xiàng)框,選擇C++,將會(huì)生成三個(gè)文件,分別是:zhizuoercikaifa_defei_L.dlg(UIStyler界面文件),zhizuoercikaifa_defei_L.h(c語言頭文件),zhizuoercikaifa_defei_L.cpp(c語言文件),將其保存在安裝目錄site文件夾下的application文件夾中。該對(duì)話框如圖1所示。

圖1 支座模型對(duì)話框

1.3 自動(dòng)建模

打開VS2012,新建項(xiàng)目,點(diǎn)擊NX10_NXOpenC++_Wizard,生成zhizuoercikaifa_defei_L.sln文件,將文件中zhizuoercikaifa_defei_L.cpp刪除,然后把a(bǔ)pplication文件夾中的zhizuoercikaifa_defei_L.h與zhizuoercikaifa_defei_L.cpp文件添加到VS2012新建的應(yīng)用程序框架中。導(dǎo)入兩個(gè)文件夾之后,在.h文件夾中添加所需頭文件,在.cpp中寫入生成模型所需代碼,在該過程中所用到的UGOPEN API函數(shù)如下[3]。正文的部分代碼如圖2所示。

圖2 模型建立部分代碼

UF_translate_variable,翻譯文件夾位置鏈接函數(shù)。

UF_MODL_edit_exp,用來修改已經(jīng)存在的表達(dá)式。

UF_PART_open,打開文件夾

UF_MODL_update,當(dāng)模型中的表達(dá)式被函數(shù)UF_MODL_edit_exp,修改以后,模型必須用UF_MODL_update,強(qiáng)制更新。

最后,運(yùn)行文件,將zhizuoercikaifa_defei_L.dll寫入NX10.0UGALLIANCEsite文件夾中.men文件中的ACTIONS后。重新打開UG10.0,建立支座模型,如圖3所示。

圖3 支座生成模型

2 大件運(yùn)輸支座模型有限元分析

在大件運(yùn)輸安全分析過程中,模型的強(qiáng)度分析是安全分析中非常重要的一環(huán),其分析結(jié)果可以看出該模型在該壓力的作用下會(huì)不會(huì)造成崩塌現(xiàn)象。

2.1 前處理

在大件運(yùn)輸過程中,只需要分析受力最大的支座,如果此支座未出現(xiàn)崩塌現(xiàn)象,那么其他支座也不會(huì)出現(xiàn)崩塌現(xiàn)象,因此只需要研究其中一個(gè)支座受力情況即可。具體步驟如下。

(1)利用參數(shù)化建模技術(shù)對(duì)得到的模型進(jìn)行布爾運(yùn)算。

(2)導(dǎo)入幾何模型,進(jìn)入高級(jí)仿真模塊并選取NX NASTRAN求解器。

(3)材料指派,本文主要是采用鋼材料。

(4)網(wǎng)格劃分。

(5)對(duì)支座底面添加固定約束。

(6)對(duì)支座圓弧面添加載荷,載荷類型為軸承,壓力為90 000 N。

在完成上述步驟之后,對(duì)模型進(jìn)行求解。

2.2 支座強(qiáng)度校核

通過NX NASTRAN求解器的求解,我們分別得到了該支座模型的應(yīng)變、應(yīng)力、反作用力等。接下來本文主要對(duì)該求解結(jié)果中的應(yīng)力和應(yīng)變進(jìn)行說明,應(yīng)力應(yīng)變求解結(jié)果如圖4所示。

圖4 應(yīng)力應(yīng)變求解結(jié)果圖

從圖4中可以看到,支座的最大應(yīng)變值為0.002 mm,支座的最大等效應(yīng)力為0.111 N/mm2(MPa),根據(jù)GB/T699—1999標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定45鋼抗拉強(qiáng)度為600 MPa,屈服強(qiáng)度為355 MPa可知,該支座在該載荷情況下,符合要求。在大件運(yùn)輸安全分析中,工程師可根據(jù)工程需求對(duì)載荷大小進(jìn)行調(diào)整,本文只是做一個(gè)舉例說明。

3 總 結(jié)

本文主要對(duì)大件運(yùn)輸支座主要參數(shù)進(jìn)行分析,通過NXOPEN技術(shù)進(jìn)行二次開發(fā),用戶可直接輸入大件運(yùn)輸過程中支座數(shù)量、支座長(zhǎng)度、圓弧半徑等或等大件運(yùn)輸實(shí)際運(yùn)輸過程中的支座模型。然后利用UG的高級(jí)仿真模塊對(duì)生成的模型進(jìn)行有限元分析,最后得到該模型是否符合運(yùn)輸要求。

通過輸入支座關(guān)鍵參數(shù)便可得到支座的精確模型,可大大提高工作人員大件運(yùn)輸安全分析的工作效率,節(jié)省時(shí)間成本。