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解析如何在弯管机设计中研究虚拟样机技术?

发布时间:2017-02-08 22:46
管道技术的进步和发展,我国的原油、成品油的输送已经由火车、汽车的运送转变为长距离输油气管线的运输。而在石油管道的铺设过程中由于碰死口或绕过障碍物等而经常需要把管子煨弯,因此在野外施工,煨管大都采用弯管机冷煨的方式。以前我们的弯管机大都采用进口,而进口的弯管机存在造价昂贵、零配件供应不及时等诸多弊端,严重制约了公司管道施工的生产能力。在工业生产中,长U弯管机是空调生产中的重要设备,是一种集校直、校圆、送料、切断、弯曲成形等功能于一体的数控机械。
  传统方式的弯管机设计周期长、成本高、设计修改不方便,主要原因是分析、试验、修改等过程所面对的是物理样机;基于虚拟样机技术的设计方法是以计算机上建立的三维数字化模型为基础,结合CAE的相关原理对数字化模型进行相关性能研究,将试验的对象由物理样机转移到虚拟样机,从而缩短了设计周期,降低了成本。
  虚拟样机作为弯管机开发设计的一项新技术,对传统的设计方法是一次革命。以要求开发的能够同时弯曲七根铜管的数控弯管机为研究对象,建立了弯管机的三维数字化模型,创新性地采用虚拟样机技术对该弯管机的静力学性能和动态特性进行分析,并应用分析的结果来指导设计。
  对虚拟样机技术在TBLU7数控弯管机的设计开发过程中的相关方面进行了讨论:包括在UG中建立了TBLU7弯管机的虚拟样机模型,并研究总结了UG与CAE软件ANSYS之间的数据交换技术,对弯管机的主要零件进行了静力学研究,对重要零件和整机进行了动态性能分析,并通过对管材模拟弯曲结果的有限元分析验证所设计的弯管机是否符合技术要求。
  在弯管机的研究过程中主要完成了以下几个方面的工作:
  一、首先介绍了虚拟样机技术的基本理论框架,回顾了国内外在这方面的研究现状和发展趋势,论证将虚拟样机技术应用与TBLU7弯管机设计的必要性。
  二、在UG中建立零件的虚拟样机模型并进行了装配,进行干涉分析评估,建立了整机的虚拟样机。
  三、以建立的虚拟样机模型为基础,并以数据交换格式导入到有限元分析软件ANSYS中进行了静力分析和部分零件的优化。
  四、以建立的虚拟样机模型为基础,进行整机模态分析以提高其的动态性能。
  五、结合管材弯曲成形理论,用有限元方法模拟了管材的弯曲,通过对弯曲模拟结果分析来验证设计是否达到技术要求。
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