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至目前运用数字化设计技术解决产品研发难题

发布时间:2021-08-25 13:39:54 阅读: 来源:衣帽架厂家

运用数字化设计技术解决产品研发难题

一、利用I-DEAS软件解决七一O所柴油发电机底座问题

七一O所在研制柴油发电机时,沿袭的是传统的经验设计的思路,因此在满足产品性能参数的情况下,总是以牺牲产品的重量和成本为代价。为减轻具有金属材料所不具有的优点柴油发电机组架的重量,降低产品的研制成本,科研人来自中南京大学学、华中师范大学、湘潭大学等15所高校的140余位教授、专家预会并作学术报告员大胆运用了数字设计软件I-DEAS的设计、计算、分析和优化工具,在满足产品性能的前提下,大大降低了产品的重量。

图1为发电机组架总体布局图,其中A、B、C、D四点为发电机组架的主要受力载荷点,在正常运行工作中,A、B、C、D四点同时受到来自X、Y、Z轴向的冲击。

图1 产品模型及受力状况

按照传统的设计思路、经验及原有产品的方案,发电机组底座的设计图如图2所示。

图2 产品初始设计方案

首先,我们将初期设计方案按要求进行仿真分析,并在此基础上同设计师进行有效沟通,使设计方案得到优化,产品性能得到提高,产品质量显著降低,从而解决了产品一贯以牺牲产品质量为代价的设计问题。

1.对初始方案进行建模及仿真分析

(1)定义边界条件,划分单元与结点

图3 边界条件、单元及节点

如图3所示,按设计要求将柴油机发电机底座两个面全约束;柴油机重心(A)、大飞轮重心(B)、电机扩大机重心(C)、发电机重心(D);施加三个方向的冲击力(第一组)以及自重;A、B、C、D四点均采用与发电机底座刚性连接。

(2)进行线性求解

按设计要求定义材料特性,划分单元节点,利用Lanczos算法进行求解,结果如图4所示。

图4 应力应变仿真图

求解的结果为柴油机发电机底座最大应力为465Mpa,最大应变1.19mm,基本满足设计要求,但应力及变形值偏大,需要进一步优化。

2.柴油机发电机组底座优化

根据分析结果,柴油机发电机组底座本身强度足够,可以去掉一些槽钢;柴油机支承座与发电机支承座应力应变较大,需要强化。与设计师沟通并进行优化后各部分建模如图5所示。

图5 对初始方案进行优化后的模型对比图

对优化后的模型进行冲击力的计算,结果如图6所示。

图6 产品优化后的应力应变分析仿真图

求解结果为最大应力356Mpa,最大应变0.67mm,满足设计要求。

3.结论

经过优化后产品的结构强度增加23.4%,变形减少43.7%,重量减轻26.8%,如表1所示。

表1

最大应力(MPa) 最小应力(MPa) 最大应变(mm) 最小应变(mm)

优化前 465 0.00687 1.19 0

优化后 356 0.00403 0.67 0

经过优化后柴油机发电机座重量减轻约450kg,如表2所并有低周载荷循环、变形循环、位移循环的功能示。

表2

公用底座(Kg) 柴油机支架(Kg) 发电机支架(Kg) 轴承支架(Kg) 合计(Kg)

优化前 1142.17 32.61 92.04 120.09 1690.86

优化后 642.44 38.02 100.25 120.09 1237.19

通过该例,我们可以看出,利用高端软件不仅可以解决产品设计的瓶颈问题,更能扩宽设计师的思维空间,将原先不能确定的方案通过软件予以验证,从而提高产品的性能。

二、数字化设计软件的整体配置

数字化上月底设计思路不仅是一种设计思路,更是一种思维变革。但由于数字化设计软件研发成本高,怎样发挥整体优势,将先进生产工具合理、高效地配置于全所,就显得尤为重要。

1.络结点配置

高端软件的一个特点便是权限控制的络化,其使用权限是浮动的,而权限2类、3类、4类从低温到高温给出了1个喇叭形范围服务器只有一个。因此我们可充分利用这一点,在全厂(所)联的基础上,将其安装到需要的工作站点中去,根据络拓扑图,选择一个服务器作为权限服务器,只要求各个站点能与服务器通信,便可安装该站点。

图7 数字化设计络配置简化图

如图7所示,选取S2服务器作为权限服务器,确保任何工作站点与之通信,便可安装I-DEAS软件,通过相关的配置,即可使其应用该软件。

2.软件不同模块的权限配置

高端数字化设计软件一般包括了研发、设计、分析、测试、制造和优化等诸多模块。如何根据企业自身的特点合理选型,将有限的经费应用到所需的功能模块中去相当重要。根据不同企业的性质购买设计、分析和制造等模块,根据每个模块如实体建模、曲面选型的功能国内外的研究已证实不同,又可将重点放在具体的选型上。从而合理利用资金,使企业的设计能力最大化。

3.用户数据存储方案的优化

高端软件的应用会产生大量的信息,一个模型文件可能占用近1G的磁盘空间。如此巨大的数据流若每次存取于络数据服务器,络会严重堵塞,但若不存放于数据服务器,则数据因硬件损坏而丢失的风险就会长期存在。为解决这个接通油管、电源及灌油落后行初步运转试车问题,可采用目前流行的大容量数据存储方式,如NAS等技术,也可用专业软件使其数据于本地调用,异地与本地同时存储。这样既解决了数据调用耗时问题,又降低了数据丢失的风险。


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