在ANSYS中实现圆柱螺旋弹簧的参数化建模

通过ANSYS系统中的APDL语言,实现了圆柱螺旋弹簧的参数化建模,为螺旋类零件的参数化建模提供了一种有效的方法

计算机应用

文章编号:100320794(2005)0420062203

在ANSYS中实现圆柱螺旋弹簧的参数化建模

刘晓波,沈予洪

(四川大学制造科学与工程学院,成都610065)

摘要:针对ANSYS中不能直接利用已有的命令建立圆柱螺旋弹簧实体问题,通过对ANSYS系统中APDL语言与宏技术组织管理的研究,实现了圆柱螺旋弹簧的参数化建模,为螺旋类零件的

参数化实体建模提供了一种有效的方法。

关键词:ANSYS;APDL;参数化建模;圆柱螺旋弹簧中图号:TH135文献标识码:A

1　前言

ANSYS是在20世纪70年代由ANSYS公司开

发的工程分析软件,现已广泛应用于航空、电子、汽车、机械、土木工程等各个领域,能够满足各行业对有限元分析的需求。APDL是ANSYS参数设计语

言,提供一般程序语言的功能,如参数、宏、标量量及矩阵运算、分支、循环S限元数据库,,参数交互输入、。利用APDL语言与宏技术组织管理ANSYS的有限元分析命令,就可以实现参数化建模,从而极大地提高分析效率。2　几何模型的建立

几何模型的建立是进行有限元分析的基础,ANSYS软件为用户提供了3种生成几何模型以及有

实体参数化建模的关键是要生成一条符合圆柱螺旋

弹簧参数要求的螺旋线(拉伸轨迹)。由于ANSYS中没有提供绘制螺旋线命令,APDL语言编,命令沿螺旋线。75,,其端面应垂直于弹簧轴线。因而程序分3段对圆柱弹簧的初始支承圈部分、弹簧有效圈部分、结束支承圈部分进行编程,将运行结果存入到定义的结果数组中。为了使拉伸后的三维弹簧更光滑,螺旋线通过生成的关键点采用SPLIN命令样条拟合生成,这样拉伸成的实体为一整体。并且通过定制ANSYS图形用户界面(GUI),实现多参数的对话框输入。3.2　程序设计及说明

主要参数:弹簧中径Da,弹簧的总高度H,弹簧丝直径D,弹簧的总圈数N,弹簧的总支承圈数Ns,弹簧的旋向Fx(Fx=1为右旋,Fx=-1为左旋)。

(1)初始化ANSYS环境FINISH/CLEAR/BATCH/FILNAME,Helix

/TITLE,TheProcessofcreatingthehelixspringparamet2ricmodeling

(2)定义几何尺寸参数

限元模型的方法:①在ANSYS中创建几何模型;②导入在其他CAD系统创建的模型,ANSYS提供针对CAD产品的专用图形接口;③直接生成。在CAD系

统中建立模型并将其输入到ANSYS中分析,虽然能避免重复现有CAD模型的工作而生成待分析的实体模型,并且可利用熟悉的工具建立模型,但很多情况无法实现100%转换,特别是复杂大型结构更易出现模型信息丢失的现象,而且当输入的模型如果不适于网格划分时,则需要大量的修补工作。

对于有些特殊的几何实体模型(比如渐开线齿轮、螺旋弹簧等实体模型的建立等),在ANSYS中不能直接利用已有的命令直接生成。若能熟练地使用APDL语言,利用相应的数学表达式设计相应实体的

生成程序,便能自动完成建模或实现某些功能,会使分析更为简单有效。

3　圆柱螺旋弹簧的参数化建模3.1　建模原理

通过多参数输入对话框进行赋值

MULTIPRO,’start’,6　3cset,1,3,N,’ValidTurnsNumberofthehelix:’,10(弹簧的总圈数)

　3cset,4,6,H,’Heightofthehelix(mm):’,50(弹簧的总高度)

　3cset,7,9,Da,’AverageDiadiusofthehelix(mm):’,32(弹簧的中径)

ANSYS提供的拖拉命令(VDRAG)可将封闭的

图形按指定轨迹拉伸成实体。因此,圆柱螺旋弹簧

通过ANSYS系统中的APDL语言,实现了圆柱螺旋弹簧的参数化建模,为螺旋类零件的参数化建模提供了一种有效的方法

　3cset,10,12,D,’Diadiusofthehelix(mm):’,1(弹簧丝的直径)

　3cset,13,15,Ns,’SupportTurnsNumberofthehe2lix:’,2.5(弹簧的支承圈数)　3cset,16,18,Fx,’Rotationdirectionofthehelix:’,1(旋转方向)MULTIPRO,’end’

Zj=0

3DO,i,(Ds1+Ds2+1),Ds,1

J3=D/Ds1(上端支承圈每段升高的高度)x(i)=Da/23cos(ang)y(i)=Da/23sin(ang)z(i)=J33Zj+Z2ang=ang+DeltaZj=Zj+1

　3IF,BUTTON,EQ,1,THEN

/EOF3ENDIF

(3)创建螺旋线

Ds=151(螺旋线总分段数)

Ds1=NINT(Ds3(Ns/2)/N)(螺旋线一端支承圈部分段数)

Ds2=NINT(Ds3(N-Ns)/N)(螺旋线有效圈部分段数)

3DIM,x,,Ds(定义3)3DIM,y,,Ds3DIM,z,,Ds3AFUN,DEG

delta=Fx33603N/Ds(每段对应的角度增量)ang=0Zj=0

3ENDDO

④利用参数创建几何模型

3DO,i,1,Ds(生成螺旋线上的关键点)K,i,x(i),y(i),z(i)3ENDDO

3GET,ZEND,KZ,Ds,LOC,Z(Ds的Z)

5,5

,j1+4,j+5(样条拟合生成

3ENDDOCM,ComLine,LINELCOMB,ComLine,,0

(4)创建螺旋弹簧实体

①创建弹簧的下端支承圈3DO,i,1,Ds1,1

J1=D/Ds1(下端支承圈每段升高的高度)x(i)=Da/23cos(ang)y(i)=Da/23sin(ang)z(i)=J13Zjang=ang+DeltaZj=Zj+1Z1=J13Zj

①创建弹簧丝截面圆/VIEW,1,1,1,1(转换视角)/ANG,1

CSYS,1(激活当前坐标系为柱坐标系))wprot,,90,(工作平面绕Y轴旋转90°ASEL,NONECYL4,Da/2,,D/2CM,ComArea1,AREA

②拖拉刚生成的截面生成弹簧丝VDRAG,ComArea1,,,,,,ComLineVPLOT

3.3　程序的运行

3ENDDO

②创建弹簧的有效圈Zj=0

3DO,i,Ds1+1,(Ds2+Ds1),1

J2=(H-Ns3D)/Ds2(有效圈每段升高的高度)x(i)=Da/23cos(ang)y(i)=Da/23sin(ang)z(i)=J23Zj+Z1ang=ang+DeltaZj=Zj+1Z2=J23Zj+Z1

以上程序可在系统的文本编辑器中编辑,并以扩展名.mac格式保存。本文将其另存为Helix2Macro.mac,然后以命令HelixMacro方式调用该宏文

件。或者也可以文本文件的格式保 …… 此处隐藏：2593字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……