基于UG的大件运输支座参数化建模及有限元分析

2023-06-07曾传华

黑龙江交通科技 2023年6期

胡杰,曾传华

(西华大学汽车与交通学院,四川成都 610039)

随着我国大型重工业的不断发展,大型设备的需求也在持续不断增长,对于此类不可拆卸的大型设备,则需要特殊的运输车辆来进行运输。但在运输过程中,货物的运输安全是我们需要考虑的主要问题。支座在运输过程中不仅需要承担设备的全部压力还需要将设备固定,因此支座在大件运输过程中扮演着一个非常重要的角色。

而对于运输货物的不同,所需的支座数量以及支座所摆放的位置都是不一样的[1]。本文主要是利用UG的二次开发技术,对支座进行参数化建模,最后再利用UG中的高级仿真模块,对支座强度进行分析。UG参数化建模,即使是不会使用该软件的人员,也可直接输入所需参数得到所需模型。可大大缩减工程人员在运输前安全分析时的周期,提高工作效率。

1 大件运输支座参数化模型建立

对于支座模型的建立,首先是需要确定支座的构成部分以及各个构成部分的参数值大小,然后通过UG二次开发技术建立GUI,通过在GUI中输入关键参数,点击应用最后生成我们所需要的模型。

1.1 环境变量设置及菜单制作

采用的平台为UG与VS2012,安装好程序后找到UG的安装目录,将UGOPEN文件夹下的VC文件夹复制,然后替换VS2012安装目录下的VC文件夹,完成VS2012与UG的联接,在启动VS2012编写UG回调程序时,新建目录中会有NX10 NXOPEN C++选项。在利用UGOPEN技术进行二次开发之前,还需要先进行环境变量设置,通常情况下,是利用我的电脑—属性—高级系统设置—高级—环境变量设置,然后在“用户变量”窗口新建变量。但此方法可能会存在与一些电脑系统不兼容的情况,导致NX安装路径下的新增菜单项不能链接进NX软件菜单栏中。本文主要是找到NX10.0安装目录下的UGII文件夹中的ugii_env文件,将该文件以文本形式打开并在文件末尾输入UGII_VENDOR_DIR;最后保存并关闭文档即可。

对于菜单制作,主要是利用UG二次开发中的MenuScrip对菜单建立进行实现,用户可自由删改菜单名称,以达到自己需要。本文主要是找到NX10.0安装路径下NX10.0UGALLIANCEsite文件夹,然后在site文件夹中的starup文件夹中新建nx_zhizuo_tools_menu.men文件,所需代码如下。

VERSION 120

EDIT UG_GATEWAY_MAIN_MENUBAR

AFTER UG_HELP

CASCADE_BUTTON zhizuo_btn

LABEL支座二次开发

END_OF_AFTER

MENU zhizuo_btn

BUTTON jianmo

LABEL自动建模

ACTIONS zhizuoercikaifa_defei_L.dll

END_OF_MENU

1.2 建立关键参数输入对话框

该小节主要是利用UG/0pen UIStyler可视化工具,该工具可避免复杂的图形用户接口编程[2]。在建立对话框之前还需确定所需支座模型的关键参数,该对话框所包含的主要关键参数有:支座数量、底座长度、圆弧直径、支座高度以及支座间距。其中支座数量选项是一个枚举类型,用户可通过工程需求选择所需支座数量。在选择不同支座数量时,该选项框中不同支座与支座间的距离也可进行相应设置。保存该选项框,选择C++,将会生成三个文件,分别是:zhizuoercikaifa_defei_L.dlg(UIStyler界面文件),zhizuoercikaifa_defei_L.h(c语言头文件),zhizuoercikaifa_defei_L.cpp(c语言文件),将其保存在安装目录site文件夹下的application文件夹中。该对话框如图1所示。

图1 支座模型对话框

1.3 自动建模

打开VS2012,新建项目,点击NX10_NXOpenC++_Wizard,生成zhizuoercikaifa_defei_L.sln文件,将文件中zhizuoercikaifa_defei_L.cpp删除,然后把application文件夹中的zhizuoercikaifa_defei_L.h与zhizuoercikaifa_defei_L.cpp文件添加到VS2012新建的应用程序框架中。导入两个文件夹之后,在.h文件夹中添加所需头文件,在.cpp中写入生成模型所需代码,在该过程中所用到的UGOPEN API函数如下[3]。正文的部分代码如图2所示。

图2 模型建立部分代码

UF_translate_variable,翻译文件夹位置链接函数。

UF_MODL_edit_exp,用来修改已经存在的表达式。

UF_PART_open,打开文件夹

UF_MODL_update,当模型中的表达式被函数UF_MODL_edit_exp,修改以后,模型必须用UF_MODL_update,强制更新。

最后,运行文件,将zhizuoercikaifa_defei_L.dll写入NX10.0UGALLIANCEsite文件夹中.men文件中的ACTIONS后。重新打开UG10.0,建立支座模型,如图3所示。

图3 支座生成模型

2 大件运输支座模型有限元分析

在大件运输安全分析过程中,模型的强度分析是安全分析中非常重要的一环,其分析结果可以看出该模型在该压力的作用下会不会造成崩塌现象。

2.1 前处理

在大件运输过程中,只需要分析受力最大的支座,如果此支座未出现崩塌现象,那么其他支座也不会出现崩塌现象,因此只需要研究其中一个支座受力情况即可。具体步骤如下。

(1)利用参数化建模技术对得到的模型进行布尔运算。

(2)导入几何模型,进入高级仿真模块并选取NX NASTRAN求解器。

(3)材料指派,本文主要是采用钢材料。

(4)网格划分。

(5)对支座底面添加固定约束。

(6)对支座圆弧面添加载荷,载荷类型为轴承,压力为90 000 N。

在完成上述步骤之后,对模型进行求解。

2.2 支座强度校核

通过NX NASTRAN求解器的求解,我们分别得到了该支座模型的应变、应力、反作用力等。接下来本文主要对该求解结果中的应力和应变进行说明,应力应变求解结果如图4所示。

图4 应力应变求解结果图

从图4中可以看到,支座的最大应变值为0.002 mm,支座的最大等效应力为0.111 N/mm2(MPa),根据GB/T699—1999标准规定45钢抗拉强度为600 MPa,屈服强度为355 MPa可知,该支座在该载荷情况下,符合要求。在大件运输安全分析中,工程师可根据工程需求对载荷大小进行调整,本文只是做一个举例说明。