本發(fā)明屬于ansys建模的，尤其涉及一種往復(fù)式壓縮機(jī)軸系模塊化幾何建模的方法。

背景技術(shù)：

1、ansys是一個(gè)多用途的有限元法計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)程序，可以用來求解結(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場及碰撞等問題。因此它可應(yīng)用于以下工業(yè)領(lǐng)域；航空航天、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、橋梁、建筑、電子產(chǎn)品、重型機(jī)械、微機(jī)電系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)器械等。

2、往復(fù)式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的計(jì)算技術(shù)，是制約往復(fù)式壓縮機(jī)向多列或高轉(zhuǎn)速發(fā)展的技術(shù)瓶頸，往復(fù)式壓縮機(jī)軸系幾何建模是轉(zhuǎn)子系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)計(jì)算的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一；在往復(fù)式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)共振計(jì)算中，軸系參數(shù)化幾何建模占據(jù)總工作量的95％以上，如圖1所示，是現(xiàn)有技術(shù)中典型的6列往復(fù)式壓縮機(jī)軸系幾何模型，在通過ansys建模的過程中，需要對每一個(gè)其組成的不同尺寸的圓柱、曲柄的部件分別進(jìn)行建模后，進(jìn)行裝配，在此過程中，各單元體設(shè)有不同的關(guān)鍵點(diǎn)號、線號、面號、體號，同時(shí)，設(shè)計(jì)人員還有根據(jù)不同單元體創(chuàng)建不同的命令流進(jìn)行組合，其過程耗時(shí)耗力，工作效率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例的目的是提供一種往復(fù)式壓縮機(jī)軸系模塊化幾何建模方法，以緩解現(xiàn)有技術(shù)中存在的軸系模塊建模效率低的技術(shù)問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明第一方面提供的一種往復(fù)式壓縮機(jī)軸系模塊化幾何建模的方法，包括如下步驟：

4、s100.將往復(fù)式壓縮機(jī)軸系的幾何模型中形狀相同、尺寸不同的結(jié)構(gòu)分割成對應(yīng)的體元素，并對每個(gè)體元素建立體元素模型，該體元素模型的構(gòu)建包含繪圖指令、坐標(biāo)系指令及體元素的基本信息，基本信息包括關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)、線數(shù)、面數(shù)和體數(shù)，且基本信息用于實(shí)現(xiàn)軸系各獨(dú)立體的元素之間的信息傳遞；

5、s200.根據(jù)各體元素在軸系中所處的位置，將對應(yīng)的體元素模型調(diào)節(jié)至相應(yīng)的尺寸后，通過疊加的方式完成往復(fù)式壓縮機(jī)軸系的幾何建模。

6、在本發(fā)明第一方面的一些變更實(shí)施方式中，在步驟s100中體元素模型包括圓柱體、右側(cè)臺階倒角幾何體、左側(cè)臺階倒角幾何體、左側(cè)曲柄幾何體、右側(cè)曲柄幾何體、中間曲柄幾何體、左側(cè)錐體圓倒角幾何體、右側(cè)錐體圓倒角幾何體、左側(cè)錐體、右側(cè)錐體和圓筒體；

7、圓柱體和圓筒體采用由圓或圓環(huán)的各直徑d及軸向長度l繪制；

8、左側(cè)臺階倒角幾何體、右側(cè)臺階倒角幾何體、左側(cè)錐體圓倒角幾何體、右側(cè)錐體圓倒角幾何體采用在工作平面內(nèi)直接創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)組，依次由關(guān)鍵點(diǎn)組創(chuàng)建線元素，由線元素創(chuàng)建面元素，再由面元素通過旋轉(zhuǎn)形成體元素；

9、左側(cè)曲柄幾何體、右側(cè)曲柄幾何體和中間曲柄幾何體采用在工作平面內(nèi)直接創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)，依次由關(guān)鍵點(diǎn)組創(chuàng)建面元素，再由面元素通過拉伸形成體元素，然后再利用ansys系統(tǒng)中的布爾操作通過兩個(gè)或多個(gè)體元素的相減完成大圓弧及倒角的切除；

10、左側(cè)椎體和右側(cè)椎體采用在工作平面內(nèi)直接創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)組，依次由關(guān)鍵點(diǎn)創(chuàng)建面元素，再由面元素通過旋轉(zhuǎn)形成體元素。

11、在本發(fā)明第一方面的一些變更實(shí)施方式中，左側(cè)臺階倒角幾何體、右側(cè)臺階倒角幾何體、左側(cè)錐體圓倒角幾何體和右側(cè)錐體圓倒角幾何體的建模包括如下步驟：

12、s111.創(chuàng)建關(guān)鍵點(diǎn)組中圍成圓弧截面的第一關(guān)鍵點(diǎn)、第二關(guān)鍵點(diǎn)、第三關(guān)鍵點(diǎn)和第一圓心點(diǎn)；

13、s112.以第一圓心點(diǎn)為圓心，以直徑繪制弧線，

14、s113.分別連接第一關(guān)鍵點(diǎn)和第三關(guān)鍵點(diǎn)，連接第三關(guān)鍵點(diǎn)和第一二關(guān)鍵點(diǎn)，形成兩條直線；

15、s114.由弧線、第一關(guān)鍵點(diǎn)和第三關(guān)鍵點(diǎn)形成的直線和第二關(guān)鍵點(diǎn)和第三關(guān)鍵點(diǎn)形成的直線創(chuàng)建面；

16、s115.創(chuàng)建步驟s114中的面的旋轉(zhuǎn)軸的端點(diǎn)a和端點(diǎn)b，即第四關(guān)鍵點(diǎn)和第五關(guān)鍵點(diǎn)；

17、s116.將創(chuàng)建的面以第四關(guān)鍵點(diǎn)和第五關(guān)鍵點(diǎn)連線為旋轉(zhuǎn)軸形成旋轉(zhuǎn)體。

18、在本發(fā)明第一方面的一些變更實(shí)施方式中，左側(cè)曲柄幾何體、右側(cè)曲柄幾何體和中間曲柄幾何體的建模步驟如下：

19、s121.創(chuàng)建曲柄六面體，其步驟在于，

20、s1211創(chuàng)建圍成曲柄縱截面的第一曲柄關(guān)鍵點(diǎn)、第二曲柄關(guān)鍵點(diǎn)、第三曲柄關(guān)鍵點(diǎn)和第四曲柄關(guān)鍵點(diǎn)，在yz平面內(nèi)第一曲柄關(guān)鍵點(diǎn)和第三曲柄關(guān)鍵點(diǎn)兩點(diǎn)及第二曲柄關(guān)鍵點(diǎn)和第四曲柄關(guān)鍵點(diǎn)兩點(diǎn)分別重合，且第一曲柄關(guān)鍵點(diǎn)、第二曲柄關(guān)鍵點(diǎn)、第三曲柄關(guān)鍵點(diǎn)和第四曲柄關(guān)鍵點(diǎn)均在xy平面內(nèi)；

21、s1212以第一曲柄關(guān)鍵點(diǎn)、第二曲柄關(guān)鍵點(diǎn)、第三曲柄關(guān)鍵點(diǎn)和第四曲柄關(guān)鍵點(diǎn)創(chuàng)建面

22、s1213通過軸向拉伸步驟s1212中創(chuàng)建的面形成體；

23、s122.對創(chuàng)建的曲柄六面體切割,其步驟在于，

24、s1221.創(chuàng)建圍成切割截面的關(guān)鍵點(diǎn)第一切割關(guān)鍵點(diǎn)、第二切割關(guān)鍵點(diǎn)、第三切割關(guān)鍵點(diǎn)、第四切割關(guān)鍵點(diǎn)和第五切割關(guān)鍵點(diǎn)；

25、s1222.以第一切割關(guān)鍵點(diǎn)、第二切割關(guān)鍵點(diǎn)、第三切割關(guān)鍵點(diǎn)、第四切割關(guān)鍵點(diǎn)和第五切割關(guān)鍵點(diǎn)創(chuàng)建面

26、s1223.通過旋轉(zhuǎn)步驟s1222中的面創(chuàng)建切割體；

27、s1224.用新建的切割體切割步驟s121創(chuàng)建的曲柄六面體。

28、在本發(fā)明第一方面的一些變更實(shí)施方式中，在中間曲柄的創(chuàng)建步驟同s121，在步驟s122中，分割需要建2個(gè)切割體，并分別完成中間曲柄上下兩端的倒角。

29、在本發(fā)明第一方面的一些變更實(shí)施方式中，各獨(dú)立的體元素累加順序?yàn)椋簭那S自由端開始構(gòu)建，然后是電機(jī)軸建模，最后進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)子的模型構(gòu)建。

30、相比于現(xiàn)有技術(shù)中分別對每個(gè)部件建模后再進(jìn)行裝配的方式，本發(fā)明將往復(fù)式壓縮機(jī)軸系的幾何模型中形狀相同、尺寸不同的結(jié)構(gòu)分割成對應(yīng)的體元素，只需按照相應(yīng)的繪圖指令、坐標(biāo)系指令及體元素的基本信息完成相應(yīng)體元素模型的構(gòu)建，在裝配步驟之前，調(diào)整至相應(yīng)的尺寸大小，大大縮短了建模所花費(fèi)的時(shí)間，同時(shí)，體元素模型的基本信息中關(guān)鍵點(diǎn)數(shù)、線數(shù)、面數(shù)和體數(shù)，以保證軸系各獨(dú)立體的元素之間的信息傳遞，提升了建模的精準(zhǔn)度。

31、因此，相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提出的軸系幾何建模方法，一方面不需要定義創(chuàng)建各單元體所需要的關(guān)鍵點(diǎn)號、線號、面號、體號，另一方面將創(chuàng)建不同單元體所用的命令流進(jìn)行組合，使構(gòu)建軸系幾何模型所需要的時(shí)間僅為常規(guī)建模所耗時(shí)間的百分之一，大幅度提高了軸系建模的工作效率。

32、本發(fā)明緩解了建模工作效率低的技術(shù)問題。

技術(shù)特征：

1.一種往復(fù)式壓縮機(jī)軸系模塊化幾何建模的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的往復(fù)式壓縮機(jī)軸系模塊化幾何建模的方法，其特征在于，在步驟s100中體元素模型包括圓柱體(1)、右側(cè)臺階倒角幾何體(3)、左側(cè)臺階倒角幾何體(2)、左側(cè)曲柄幾何體(4)、右側(cè)曲柄幾何體(6)、中間曲柄幾何體(5)、左側(cè)錐體圓倒角幾何體(7)、右側(cè)錐體圓倒角幾何體(8)、左側(cè)錐體(9)、右側(cè)錐體(10)和圓筒體(11)；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的往復(fù)式壓縮機(jī)軸系模塊化幾何建模的方法，其特征在于，左側(cè)臺階倒角幾何體(2)、右側(cè)臺階倒角幾何體(3)、左側(cè)錐體圓倒角幾何體(7)和右側(cè)錐體圓倒角幾何體(8)的建模包括如下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的往復(fù)式壓縮機(jī)軸系模塊化幾何建模的方法，其特征在于，左側(cè)曲柄幾何體(4)、右側(cè)曲柄幾何體(6)和中間曲柄幾何體(5)的建模步驟如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的往復(fù)式壓縮機(jī)軸系模塊化幾何建模的方法，其特征在于，在中間曲柄的創(chuàng)建步驟同s121，在步驟s122中，分割需要建2個(gè)切割體，并分別完成中間曲柄上下兩端的倒角。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的往復(fù)式壓縮機(jī)軸系模塊化幾何建模的方法，其特征在于，各體元素累加順序?yàn)椋簭那S自由端開始構(gòu)建，然后是電機(jī)軸建模，最后進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)子的模型構(gòu)建。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種往復(fù)式壓縮機(jī)軸系模塊化幾何建模的設(shè)計(jì)方法，利用通用ANSYS有限元計(jì)算軟件APDL語言實(shí)現(xiàn)往復(fù)式壓縮機(jī)軸系不同體元素的建模，組合各種體元素建立不同結(jié)構(gòu)的軸系幾何模型；該方法可以大幅度提高往復(fù)式壓縮機(jī)軸系參數(shù)化幾何建模的工作效率，為軟件的二次開發(fā)工作提供智能化的設(shè)計(jì)手段。

技術(shù)研發(fā)人員：許增金,張建云,徐飛,湯赫男,趙東升,連東輝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：沈陽工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19