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当前,国内阀门行业具有非常广阔的发展空间。但由于设计水平较低,大多仍以经验设计为主,且设计不规范,造成了阀门设计周期较长、寿命较短、缺陷较多、浪费较严重以及安全性较低等现象,这将直接影响我国阀门行业在国际上的整体竞争力。要改变这一现状,就需要从设计方法和设计手段等方面进行改善。
阀门产品的零部件较多,结构较复杂,但系列化以及标准化程度较高,这就为对其实行参数化设计提供了良好的基础;而阀门的阀体受力情况较复杂,应力集中较明显,所以如果可以在设计阶段就对其进行结构分析,提出优化建议,这无疑会大大缩短开发的周期,因此,本论文在利用计算机辅助设计与分析理论的基础上,充分发挥计算机的高运算能力、大存储能力以及相关软件的设计分析优势,对阀门进行参数化设计以及有限元分析,主要工作和成果如下:
1.针对阀门零部件较多,结构较复杂,设计不方便,但系列化程度以及标准化程度较高这一现象,采用参数化设计的理论,以Pro/E为平台,以Visual C++为编译工具,以SQL Server为存储方式,充分发挥计算机的优势,开发出闸阀的参数化设计系统,该系统可以协助设计人员快速完成设计任务,降低设计人员的计算时间,缩短开发周期,有效增加产品的竞争力。
2.通过对闸阀的结构和设计过程的分析,确定出阀门设计的最主要影响参数;结合设计的具体过程,通过关联方法使其他参数与主参数形成关系;创建人机交互界面,通过该界面来引导完成整个过程的设计计算,并引入了相应的国标,以便对所得数据进行对比、校正。
3.针对闸阀阀体易变形这一情况,采用ANSYS分析软件,模拟其实际工况,使在设计阶段就对阀体的应力分布有个比较清楚的了解,以便及时发现问题并解决问题,既可以保证其安全性,又可以大大缩短开发的时间。
本论文所开发的系统可以使闸阀的设计过程更加方便、快捷,确定核心参数之后,系统可以引领设计人员快速的完成相关设计,并参照国家标准,对所得数据进行修正,降低设计人员的劳动强度,有效的缩短产品的开发周期。通过对阀体的分析,提出了改进与优化的方法,使其在受力更加均匀的基础之上,最大等效应力有较大降低,延长了寿命、增强了安全性。