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基于Delphi的二次开发技术在换热器封板强度分析中的应用点击：2057 日期：[ 2014-04-26 21:35:34 ] |
| 基于Delphi的二次开发技术在换热器封板强度分析中的应用 徐 钊,钱作勤,赵自奇,王建宁 (武汉理工大学能源与动力工程学院,武汉430063) 摘 要:介绍一种在Delphi中调用ANSYS进行换热器封板应力分析的方法及过程,使用Delphi实现可视化参数输入,并调用写好的APDL命令流程序在后台运行ANSYS进行有限元计算,得出结果并判断其结构强度是否符合要求,最后用Delphi将程序封装。 关键词:ANSYS;Delphi;二次开发;换热器 中图分类号:U664.1;TQ015.9 文献标志码:B 文章编号:1671-7953(2010)03-0092-03 1·基于Delphi的ANSYS二次开发 ANSYS软件在工程上的应用相当广泛,很多人在其基础上进行模板二次开发以简化具体工作中的计算问题。在这一过程中解决主程序对ANSYS的调用功能成为开发的关键。各种开发工具都有其各自的方法,造成在各个开发过程中开发者需要采用不同的方法进行重复性的工作[1]。为了解决这一问题,根据文献[2]的启发,提出基于Delphi的ANSYS程序调用方法。 控制系统的软件设计与编写是基于Delphi语言完成的。Delphi具有全新的可视化编程环境,提供了一种方便、快捷的Windows应用程序开发工具。他应用了Microsoft Windows图形用户界面的许多先进特性和设计思想,采用了弹性可重复利用的完整的面向对象程序语言(Object-Oriented Language),是当今世界上最快的编辑器和最为领先的数据库技术[3-4]。 1.1 基本原理 对ANSYS采用参数化建模分析,便于参数的修改。用Delphi编写输入参数以及输出结果的可视化界面,在这个界面上,用户可以在程序限定的范围内随意输入相关参数,如结构参数:长、宽、高;状态参数:压强,温度等。这些被赋值的参数被传送到事先编写好的ANSYS的参数化命令流文件中替换原先赋的值,之后命令流文件自动后台运行,直到计算结束,后台运行的ANSYS自动关闭,此时在Delphi编写的界面上按下提取结果的按钮,使界面输出结果参数,便于用户判断结果是否准确。如此,用户只需使用该程序就可以方便地调用ANSYS进行分析并提取后处理结果。 1.2 Delphi对ANSYS的调用 文献[5]给出了一种VB增强ANSYS前处理能力的方法,由于Delphi与VB有许多共通之处,因此有参考意义。但是其建立模型的命令流文件是通过VB编程来输入,这无疑增加了编程的工作量,对复杂模型来说更是如此,如果再加上求解和后处理部分难度更大,这在很大程度上掩盖了VB编程的优点[6]。因此,考虑采用另一种方法。首先使用ANSYS中的APDL编写参数化命令流,并将此命令流存放到一个空的文本文件中,修改此文本文件的后缀名*.txt为*.mac,亦即将此文本文件做成一个ANSYS中的宏文件;之后将此宏文件放到ANSYS工作目录的APDL目录中,同时在start110.dat中加入以下代码使ANSYS能在启动时自动加载该宏文件: /PSEARCH,X:\ *ABBR,A,*.mac 其中,X:\为ANSYS的工作目录,A为此宏文件的名称,*.mac为需载入的宏文件。 调用ANSYS进行计算的关键代码如下: WinExecAndWait32 ( pchar (′<ANSYS>\bin\In-tel\ansys100.exe-p ANE3FL-dir "C:\Documents andSettings\Administrator"-j "sxd"-s read-l en-us-b-i "C:\111.mac"-o file.out’),sw_show); 其中:WinExecAndWait32是用户自定的异步运行函数,其作用是调用ANSYS并等待ANSYS程序执行完毕再执行之后的代码;-p代表产品特征码,可以在ANSYS帮助文档中找到;-dir代表ANSYS工作目录;-j代表工程名称;-b代表令ANSYS以批处理的方式运行;-i、-o分别代表指定的输入输出文件。 要输出结果数据时,可以采用如下方案:先在命令流中添加代码使ANSYS将指定的结果文件输出到指定的文本文件中;然后在Delphi中通过文件操作的方式查找需要的数据并显示在编写的工作界面中,图形的显示类似。在ANSYS中输出结果数据可由如下命令实现: 2·换热器封板强度分析 选择设计分析的是某非标管壳式换热器。 2.1 模型的自动建立 在各个分析计算模块内部,利用ANSYS的二次开发语言APDL完成参数化建模。采用参数化控制,用户只需根据不同的特征键入相应的参数,程序内部自动运行命令流,就可以快速实现换热器封板的参数化建模。此换热器的各主要参数为:封板半径725 mm,封板厚度150 mm,矩形孔1/2宽度367 mm,矩形孔1/2长度459 mm,矩形孔厚度150 mm,矩形孔圆角半径15 mm,1/4模型上平均分布11个半径为12 mm,长98 mm的螺栓,大气压0.10 MPa,壳程压力3.40 MPa,弹性模量2.00GPa,泊松比0.30。图2为通过用户键入的值所建立的换热器封板模型(已分网)。 2.2 载荷及约束的施加 由于采用1/4模型进行计算,在对称边界上加载对称位移约束,在壳体的末端加载轴向位移约束。为避免结构的刚性位移,在壳体的末端的任一节点上加载全部位移约束,由于在局部小边界上加载了该约束,根据圣维南原理[7],分析时不考虑该局部约束部位的应力情况。在壳体及封板的内边界上,加载工作压力3.40 MPa,在垫片部位加载13.60 MPa压力。 垫片部位,根据GB150的相关标准,选取与矩形环垫片等面积等宽度的圆环直径作为垫片压紧力中心圆直径;经过计算得垫片有效宽度19·30 mm;选取与矩形环垫片等面积等宽度的圆环直径作为垫片压紧力中心圆直径,可得圆环直径479.40 mm。求得操作状态下垫片压紧力为:758 417.00 N,垫片有效面积55 766.00 mm2,最终可求得垫片均布力13·60 MPa,螺栓均布力152.00 MPa,将上述所有参数代入工作界面调用ANSYS进行计算,可得应力强度云图,见图3。 同时,可在界面上输出结构最大应力为398·54 MPa。根据以上结果,用户可以对已有型号的换热器设备结构及状态参数进行预置,并可通过改变命令流中的设计参数值重新计算,以验证结果是否准确。 3·结束语 经过二次开发的参数化换热器封板强度分析系统具有效率高、可靠性好的优点。同时,利用实体造型技术不仅能够使封板自动建模,并且还可以对其压强、温度、材料等状态参数实施计算和分析,为进行应力强度、有限元分析等提供依据,减轻了工作量,使得工程技术人员经过简单的培训就可运用该系统完成换热器封板的强度分析。 参考文献 [1]彭公孚,席长友.基于VB控件开发的ANSYS程序调用方法[J].武汉理工大学学报:交通科学与工程版,2004,28(1):149-150. [2]肖翼扬,庄劲武.基于ANSYS的新型直流断路器触头应力仿真与接触电阻分析[J].船海工程,2008(5):71-73. [3]张 岭,宋 坤,梁 兵.Delphi程序开发范例宝典[M].北京:人民邮电出版社,2006. [4]李文立,刘 强,梁 兵.Delphi数据库系统开发案例精选[M].北京:人民邮电出版社,2006. [5]张晋西.用VB增强ANSYS前处理能力[J].计算机应用,2002,22(3):86-87. [6]顿月芹,孔 宇.基于VB调用ANSYS与MATLAB的电机电磁场计算[J].微特电机,2006(2):12-13. [7]张 然,武建勋.圣维南原理的一般性能量衰减指标[J].工程力学,2008(3):14-17. |
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