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存,并通过菜单形式加载,点击“File>ReadInputfrom”,将会弹出一个加载文件对话框,选择文本文件(本文定义为Helix.txt)后单击OK,出现多参数输入对话框,通过

多参数输入对话框进行赋值,即可生成相对应的圆柱螺旋弹簧实体模型。

4　结语

3ENDDO

③创建弹簧的上端支承圈

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

文章编号:100320794(2005)0420064203

Pro/E参数化技术在冲压模CAD中的应用

何培英,纪莲清

(郑州轻工业学院机电工程学院,郑州450002)

摘要:参数化设计方法已成为计算机辅助设计方法中的主流。利用Pro/E提供的开发工

具:族表,Pro/Program,Pro/Toolkit等进行冲压模具CAD系统中零件的参数化设计,实现了基于Pro/E平台的计算机辅助冲压模具设计系统的开发及应用。

关键词:Pro/E;参数化技术;冲压模具;计算机辅助设计

中图号:TP391.72

1　引言

文献标识码:A

仿真、冲压模具工作仿真为一体的方便易用的设计系统

,系统构成如图1所示。图2为该系统在Pro/E

环境下运行的一个界面。

计算机辅助设计软件Pro/E是一个参数化的实体造型软件,不但能生成真实的几何形体,还可进行精确的模型分析,运动分析,干涉检查等。Pro/E的参数化特征造型技术大大减轻了设计人员的绘图工作量,提高了产品设计的效率和质量,Pro/E(CAD)系统,等同时进行,,提。2　冲压模CAD系统的构成冲压模具按工艺性质可分为冲裁模、弯曲模、拉伸模、成形模等,无论何种模具,基本上都需要上、下模体、导向装置、压料装置、定位装置等,因此冲压模具CAD系统是集冲压模具设计系统、冲压模具加工

图1　冲压模CAD系统构成

3河南省科技攻关项目(042426003)

Fig.1　FrameofstampingmouldCAD

京:中国水利水电出版社,2004.

[2]邱宣怀.机械设计[M].北京:高等教育出版社,1997.

[3]倪栋,段进,徐久成,等.通用有限元分析ANSYS7.0实例精解[M].北京:电子工业出版社,2003.

　　本文基于APDL语言的参数化建模技术,实现了圆柱螺旋弹簧三维几何模型的参数化设计。参数化建模完成后,当再设计圆柱螺旋弹簧时,可直接调用完成的圆柱螺旋弹簧设计宏程序,修改相应的参数即可快速准确地绘制圆柱螺旋弹簧,也为螺旋类零件的三维实体参数化建模提供了一种有效的方法。

参考文献:

[1]博弈创作室.APDL参数化有限元分析技术及其应用实例[M].北

作者简介:刘晓波(1973-),湖南新化人,四川大学制造科学与工程学院2003级在读研究生,攻读专业:机械设计及理论,研究方向:计算机辅助设计及信息工程.E-mail:lxbscu73@http://www.77cn.com.cn或lxb-73

@http://www.77cn.com.cn.

收稿日期:2004211221

CreatingtheParametricModelingoftheHelixSpringinANSYS

LIUXiao-bo,SHENYu-hong

(CollegeofManfacturingScienceandEngineering,SichuanUniversity,Chengdu610065,China)

Abstract:http://www.77cn.com.cningAPDLlangugeandmacro

techniquetoorganizeandmanageANSYScommand.CreatingthethreedimensionmodelingandthecharacterstructuralofcolumnhelixspringinANSYS.Givingavalidmethodfor3Dmodelingsofcreatingthehelixparts.Keywords:ANSYS;APDL;parametricmodeling;helixspring