面臨的挑戰:
來自海克斯康(kang)的解(jie)決(jue)方案:
a)模擬仿真軟件
目前制造業(ye)應(ying)用模(mo)擬(ni)仿(fang)真技術的比(bi)例日趨(qu)增高,在實際投產之前,仿(fang)真軟件可以協助做(zuo)相關(guan)的模(mo)擬(ni)分析(xi),進(jin)而(er)提(ti)前映射出(chu)在之后的生產過程中(zhong)可能出(chu)現的問題。在專業(ye)工(gong)(gong)程師操作(zuo)下,準(zhun)確率(lv)可達(da)80%以上,在壓(ya)縮機行業(ye),針對壓(ya)縮機的結構形式、工(gong)(gong)作(zuo)原理及所在工(gong)(gong)況,可以進(jin)行靜力學(xue)分析(xi)、動力學(xue)、振動優化分析(xi),聲學(xue)分析(xi),流體分析(xi)等(deng)。
?靜(jing)力(li)學(xue)(xue)和(he)動(dong)力(li)學(xue)(xue)分析(xi)模塊
針對(dui)靜(jing)力學(xue)分析(xi)功能,可求解結構在靜(jing)力載荷作用下的(de)(de)變形和應力,分析(xi)其強度(du)與(yu)剛度(du)問題。包(bao)含線性靜(jing)力分析(xi)及非線性靜(jing)力分析(xi),具體應用包(bao)括零(ling)部件及整機的(de)(de)強度(du)、剛度(du)校(xiao)核(he)、部件裝配性能等(deng)。
針對動(dong)力學分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)功能,可做模態分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi),瞬態、頻率響(xiang)應分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi),隨機(ji)(ji)振(zhen)動(dong)響(xiang)應分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi),噪聲分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)等(deng),具(ju)體應用包(bao)括零部件(jian)及整機(ji)(ji)的模態分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi),工作過程(cheng)的應力響(xiang)應分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi),減振(zhen)、隔(ge)振(zhen)系統的性能及優化分(fen)(fen)析(xi)(xi)(xi)等(deng)。
?壓縮(suo)機零部(bu)件強度和剛度分析模塊
該壓(ya)縮機可靠(kao)性驗(yan)證(zheng)階(jie)段發生(sheng)曲(qu)(qu)軸(zhou)斷(duan)裂,經分析斷(duan)裂主要原因為斷(duan)裂發生(sheng)位(wei)置(zhi)應力較(jiao)大(da),與(yu)實驗(yan)結(jie)果吻合。原始(shi)方案曲(qu)(qu)軸(zhou)軸(zhou)端撓(nao)度較(jiao)大(da)為0.434mm,改善(shan)后曲(qu)(qu)軸(zhou)軸(zhou)端撓(nao)度為0.123mm,解決(jue)轉子掃膛問題。
壓縮機(ji)上蓋裂紋與仿真(zhen)
該壓縮(suo)機可靠性驗證階段上(shang)蓋出現裂(lie)紋,經(jing)分析裂(lie)紋處(chu)應力(li)遠(yuan)大于材料許用應力(li),模擬結果與實驗結果吻合。
該(gai)壓縮(suo)機開發過程中,對泵(beng)體(ti)(ti)施加螺釘預緊力合理性(xing)進行判斷分析,從左(zuo)圖中可發現泵(beng)體(ti)(ti)整體(ti)(ti)向上法蘭移動,且變形(xing)量(liang)較大,最大變形(xing)為(wei)0.0464mm,影響泵(beng)體(ti)(ti)設計間隙,確定(ding)需進一步減小螺釘預緊力。
?空調壓(ya)縮機配管振動模塊
對于此類工(gong)況重點分析以下內(nei)容:
①結構的(de)(de)模態分(fen)析:通(tong)過(guo)整(zheng)體系(xi)統的(de)(de)模態分(fen)析,確定結構的(de)(de)固有頻率和振型;
②結構的瞬態響應分析(xi),確定管路系統在壓縮機(ji)正常工作時的位移和應力;
③為降低管路的振(zhen)動,確定配重方案。
?壓縮機振動性(xing)能(neng)優化模塊
分別(bie)以轉(zhuan)子(zi)的(de)(de)(de)鋁端和平(ping)衡(heng)鐵片的(de)(de)(de)密度為(wei)(wei)變量(liang),以壓縮(suo)機(ji)頂部測(ce)點的(de)(de)(de)振動加速度為(wei)(wei)目標函數,利用優(you)化(hua)(hua)功能模(mo)塊對轉(zhuan)子(zi)平(ping)衡(heng)塊的(de)(de)(de)密度進行優(you)化(hua)(hua)。
壓縮機振動性(xing)能優(you)化
在優化(hua)過程中(zhong),由于是以(yi)密度(du)為變量,這(zhe)在工程實際中(zhong)實現起(qi)來有一定困難,但在概(gai)念設計階段對平衡配重的(de)選(xuan)取(qu)有一定的(de)指導意義。
通(tong)過對(dui)壓縮(suo)機(ji)(ji)動平(ping)衡測試進行虛擬(ni)仿真分析,可以大大減(jian)少(shao)物(wu)理樣(yang)機(ji)(ji)試驗數量,減(jian)少(shao)產(chan)品開發(fa)成(cheng)本及制(zhi)造成(cheng)本,縮(suo)短產(chan)品開發(fa)周期(qi)。
?多體動力學仿真分析模塊
典型案例
此案(an)(an)例的目(mu)標主要是找到儲液器回轉振動最小平(ping)(ping)衡(heng)塊(kuai)配平(ping)(ping)組合方案(an)(an)。分(fen)析(xi)中需要考慮四(si)個(ge)優化(hua)變(bian)量(liang):平(ping)(ping)衡(heng)塊(kuai)A質(zhi)量(liang)、平(ping)(ping)衡(heng)塊(kuai)B質(zhi)量(liang)、平(ping)(ping)衡(heng)塊(kuai)A位(wei)置、平(ping)(ping)衡(heng)塊(kuai)B位(wei)置。對(dui)四(si)個(ge)變(bian)量(liang)設(she)定變(bian)化(hua)范圍,以儲液器回轉振動最小為目(mu)標進行動力學優化(hua)仿(fang)真分(fen)析(xi)。在Adams中建立動力學模型(xing)和優化(hua)設(she)置如下圖所示(shi)。
動力學優化(hua)仿真模型
①建立了(le)完善的壓縮機振動仿真(zhen)方法。
②通過Adams仿(fang)真(zhen)優化(hua)的方法找到了(le)平(ping)衡塊配平(ping)較好的組合(he)方式。
③通過平衡塊(kuai)優化(hua),使(shi)得(de)高轉速(su)振動(dong)下降5~15%。
?壓(ya)縮機聲學分析模(mo)塊
壓縮機尤其是空氣壓縮機是一類(lei)強噪聲設(she)備,強烈的(de)噪聲可以使人(ren)產生頭(tou)暈、惡心、心律過速、高血壓等癥狀,不僅導致(zhi)人(ren)們(men)的(de)工(gong)作和(he)(he)生活質量下降(jiang),而(er)且(qie)容易引發安全(quan)事故和(he)(he)人(ren)際關系矛盾(dun),因此(ci)(ci)壓縮機聲輻射分(fen)析是此(ci)(ci)類(lei)產品優化設(she)計的(de)一塊(kuai)重(zhong)要內(nei)容。
壓縮機聲輻射分析需要考慮的內(nei)容通常有(you):
①準確(que)的壓(ya)縮機模型建(jian)立:
–包(bao)括和聲學相(xiang)關的所有細(xi)節
–部件間(jian)的焊接連(lian)接和螺釘連(lian)接
–流體(ti)和氣體(ti)區域
–流體 / 結構的強耦合
②采用實際邊界條件(jian)的(de)激勵:
–壓縮機工作(zuo)過程(cheng)的壓力(li)載荷(he)
–曲軸(zhou)支(zhi)撐軸(zhou)承上的力載荷
Actran是一(yi)款功能強大的(de)專(zhuan)業(ye)振動(dong)(dong)、聲(sheng)(sheng)學仿真(zhen)求(qiu)解軟件,能夠準確、高效的(de)模(mo)擬振動(dong)(dong)輻射(she)噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)、聲(sheng)(sheng)致振動(dong)(dong)等流固耦合問(wen)題。其豐富的(de)氣動(dong)(dong)噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)計算方法(fa)不僅可(ke)以(yi)在時域(yu)、頻域(yu)中進行(xing)流致噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)問(wen)題的(de)求(qiu)解,還可(ke)以(yi)基于(yu)穩態的(de)流體動(dong)(dong)力學仿真(zhen)結果,快速的(de)進行(xing)氣動(dong)(dong)噪(zao)(zao)聲(sheng)(sheng)的(de)預(yu)測分析。
?流體分析模(mo)塊
SC/Tetra具有復雜(za)網格生(sheng)成功能(neng)(neng),高速計算(suan)能(neng)(neng)力,且操作界面友好。其前處理可以幫助入門級用戶(hu)建立(li)復雜(za)的模型以及生(sheng)成高質量的網格。應用范圍廣泛,適用于汽車,航空航天(tian),機(ji)械設備,造船,家電。
不連續網格
可計算含物(wu)體運動(dong)的(de)(de)流動(dong),包括風機(ji)和(he)(he)渦輪機(ji)的(de)(de)旋轉(zhuan)以(yi)及汽車或火車的(de)(de)行(xing)駛(平移)。該功(gong)能在進(jin)行(xing)分析時可考慮到盤(pan)式制動(dong)器中轉(zhuan)子(zi)與(yu)墊之間的(de)(de)剪切發熱。該功(gong)能還可以(yi)分析旋轉(zhuan)和(he)(he)平移的(de)(de)組合,例(li)如活(huo)塞泵。
適用于:風(feng)機(ji),渦輪機(ji),汽車或火車形式,活塞(sai)泵等
重(zhong)疊網格
可(ke)將(jiang)移動(dong)區(qu)域(yu)的網格(ge)與(yu)靜止區(qu)域(yu)的網格(ge)重(zhong)疊(die),該(gai)功能(neng)(neng)(neng)能(neng)(neng)(neng)夠實現現有功能(neng)(neng)(neng)無法(fa)實現的問題(例如變形或旋(xuan)轉)。此(ci)外,還支持物體(ti)接(jie)觸(chu)、多(duo)個移動(dong)區(qu)域(yu)重(zhong)疊(die)。該(gai)功能(neng)(neng)(neng)可(ke)用于(yu)分析(xi)發動(dong)機氣道閥門的開啟和關閉以及與(yu)其齒輪(lun)一起工作(zuo)的齒輪(lun)泵。
適用于:發動機(ji)氣道閥門(men),齒輪泵等。
在壓縮機相關仿真領域,另一核心(xin)難點在于運(yun)動部件和嚙(nie)合零(ling)間隙的分(fen)析。這(zhe)恰(qia)恰(qia)是Cradle 流體仿真軟件的強項。
齒(chi)(chi)輪泵(beng)以及齒(chi)(chi)輪,壓縮機等方面,可以采(cai)用重(zhong)疊網(wang)格(ge)技術(shu)解決最難的網(wang)格(ge)問題。
?熱模鍛(duan)仿真(zhen)模塊
熱(re)模鍛仿真是(shi)當今CAE領域不可分(fen)割的(de)一(yi)(yi)環。 本(ben)軟件模塊將(jiang)便捷、直觀、易用(yong)集(ji)成在一(yi)(yi)起,為(wei)熱(re)鍛工(gong)藝的(de)優化(hua)設計提(ti)供高(gao)質量(liang)的(de)指(zhi)導和預測。它(ta)能夠過減(jian)少開發(fa)循環次數降低(di)研發(fa)成本(ben)、降低(di)試驗(yan)成本(ben),縮短新品上市周(zhou)期。優化(hua)模具使用(yong)壽命,降低(di)模具成本(ben);提(ti)高(gao)機器(qi)利用(yong)率,從而降低(di)固定成本(ben);提(ti)高(gao)材料利用(yong)率,降低(di)生(sheng)產成本(ben)(比如(ru)減(jian)少毛刺等);優化(hua)工(gong)藝過程,降低(di)制造成本(ben);提(ti)高(gao)單個(ge)工(gong)藝過程的(de)效率,降低(di)能源成本(ben)。同時提(ti)高(gao)工(gong)藝穩定性,提(ti)高(gao)了目標工(gong)件質量(liang);
熱(re)(re)(re)鍛模(mo)(mo)塊可(ke)對零(ling)件(jian)制(zhi)(zhi)造(zao)的(de)整個熱(re)(re)(re)鍛工(gong)藝鏈(lian)進行全方位(wei)(wei)仿真:比如從坯料下料開(kai)始(shi),承接坯料初始(shi)熱(re)(re)(re)處理、鐓粗、預成(cheng)形(xing)和(he)終鍛、修邊、沖(chong)壓、校(xiao)正、冷(leng)卻、最終熱(re)(re)(re)處理等(deng)。主要用(yong)于(yu)高(gao)于(yu)再結晶溫度成(cheng)形(xing)的(de)工(gong)藝仿真,除熱(re)(re)(re)模(mo)(mo)鍛成(cheng)形(xing)仿真之外,模(mo)(mo)塊中(zhong)(zhong)還(huan)包含了切邊、加熱(re)(re)(re)、冷(leng)卻、磨具(ju)應(ying)力分析等(deng)一系列與熱(re)(re)(re)鍛相關的(de)仿真模(mo)(mo)塊,滿足(zu)全方位(wei)(wei)的(de)仿真需求(qiu)。 除此之外,還(huan)支持(chi)其它類似的(de)熱(re)(re)(re)擠壓成(cheng)形(xing)仿真:比如說軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)工(gong)藝仿真。該模(mo)(mo)塊不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)對坯料的(de)軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)(zhi)過程(cheng)進行仿真,還(huan)可(ke)在(zai)一定精度上還(huan)原軋(ya)(ya)(ya)機和(he)軋(ya)(ya)(ya)輥的(de)復雜運(yun)動,并(bing)對模(mo)(mo)具(ju)應(ying)力進行分析,還(huan)可(ke)非常精準的(de)還(huan)原設備運(yun)動規(gui)律。用(yong)戶可(ke)按需對模(mo)(mo)具(ju)的(de)運(yun)動進行方便的(de)定位(wei)(wei),一旦(dan)定義后,軟件(jian)會自動將運(yun)動規(gui)范保存到數據(ju)庫(ku)中(zhong)(zhong)以(yi)備后續使用(yong),協助進行模(mo)(mo)具(ju)設計。
用戶通(tong)過仿真將實際(ji)的測(ce)試(shi)和優(you)化(hua)搬運到虛擬電腦中,大大節約了成本。
熱(re)鍛模(mo)(mo)(mo)(mo)塊采用(yong)獨有的(de)(de)(de)(de)雙求解(jie)器(qi)(qi)(FE和(he)FV)求解(jie)技術,內置(zhi)強大的(de)(de)(de)(de)沖壓、摩擦數據庫,且支持(chi)簡(jian)便的(de)(de)(de)(de)用(yong)戶(hu)自定(ding)義(yi)材(cai)料數據輸入,能夠為(wei)用(yong)戶(hu)提供非常全面、快(kuai)速、準確的(de)(de)(de)(de)仿(fang)(fang)真(zhen)。輕(qing)松(song)打破2D與3D直接的(de)(de)(de)(de)仿(fang)(fang)真(zhen)界限(xian),在工藝(yi)鏈中進(jin)(jin)行(xing)(xing)2D和(he)3D的(de)(de)(de)(de)混合仿(fang)(fang)真(zhen),或進(jin)(jin)行(xing)(xing)全工藝(yi)的(de)(de)(de)(de)3D仿(fang)(fang)真(zhen),實現工藝(yi)鏈無縫對(dui)接計(ji)算,結果(guo)自動傳遞。雙求解(jie)器(qi)(qi)優勢互補,使(shi)用(yong)FV求解(jie)器(qi)(qi)可(ke)進(jin)(jin)行(xing)(xing)可(ke)靠(kao)、精確的(de)(de)(de)(de)皺褶檢(jian)測,通過FE保證高效的(de)(de)(de)(de)求解(jie)速度,能夠有效應(ying)(ying)(ying)對(dui)各種任務:模(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)、設(she)備剛(gang)度的(de)(de)(de)(de)快(kuai)速定(ding)義(yi);工藝(yi)過程的(de)(de)(de)(de)魯棒性分析(xi);對(dui)CAD數據格式進(jin)(jin)行(xing)(xing)自動離散;通過模(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)分析(xi)功能,可(ke)對(dui)模(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)見的(de)(de)(de)(de)裝(zhuang)(zhuang)配關系所產生的(de)(de)(de)(de)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)進(jin)(jin)行(xing)(xing)仿(fang)(fang)真(zhen);基于非耦合仿(fang)(fang)真(zhen)方法進(jin)(jin)行(xing)(xing)模(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li)仿(fang)(fang)真(zhen);定(ding)義(yi)彈(dan)簧模(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju);實現沖孔、修邊仿(fang)(fang)真(zhen)并(bing)簡(jian)便轉(zhuan)換(huan)模(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)類型(將模(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)類型轉(zhuan)變(bian)(bian)為(wei)可(ke)變(bian)(bian)形(xing)模(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)或帶(dai)(dai)傳熱(re)的(de)(de)(de)(de)剛(gang)性模(mo)(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju));無飛邊精細模(mo)(mo)(mo)(mo)鍛;考慮壓力(li)(li)(li)機撓度的(de)(de)(de)(de)仿(fang)(fang)真(zhen)設(she)計(ji);進(jin)(jin)行(xing)(xing)壓力(li)(li)(li)演變(bian)(bian)預測分析(xi);彈(dan)塑(su)性熱(re)力(li)(li)(li)耦合材(cai)料模(mo)(mo)(mo)(mo)型;預測回彈(dan)和(he)殘(can)余應(ying)(ying)(ying)力(li)(li)(li);對(dui)機械連接結果(guo)進(jin)(jin)行(xing)(xing)虛擬拉伸試驗;進(jin)(jin)行(xing)(xing)帶(dai)(dai)結果(guo)的(de)(de)(de)(de)后處理裝(zhuang)(zhuang)配計(ji)算;并(bing)能根據分析(xi)結果(guo),自動生成結果(guo)評價(jia)報告(gao)。
熱鍛工藝模擬
實現熱(re)鍛(duan)、開式模鍛(duan)、閉(bi)式模鍛(duan)、熱(re)擠壓、模鍛(duan)、錘鍛(duan)、多向模鍛(duan)等熱(re)成(cheng)形工藝(yi)仿(fang)真分析。熱(re)鍛(duan)工藝(yi)包括兩種(zhong)算法(fa)(fa):有(you)(you)(you)限單元法(fa)(fa)(FEM)和有(you)(you)(you)限體法(fa)(fa)(FV),分別對(dui)應隱(yin)式非線性(xing)求(qiu)解(jie)器和顯(xian)示非線性(xing)求(qiu)解(jie)器。兩種(zhong)算法(fa)(fa)可(ke)(ke)以相互切換,即使(shi)用(yong)有(you)(you)(you)限體法(fa)(fa)(FV)可(ke)(ke)以快速高效(xiao)的計(ji)算大變(bian)形金屬(shu)材(cai)料流(liu)動(dong)和折疊(die),幫助(zhu)用(yong)戶判(pan)斷金屬(shu)的材(cai)料流(liu)動(dong)和折疊(die)情(qing)況,同(tong)樣(yang)使(shi)用(yong)有(you)(you)(you)限單元法(fa)(fa)(FEM)也(ye)可(ke)(ke)以分析材(cai)料流(liu)動(dong)和折疊(die),但是計(ji)算效(xiao)率稍微(wei)低點(dian)。這樣(yang)用(yong)戶可(ke)(ke)以使(shi)用(yong)兩種(zhong)算法(fa)(fa)交互優(you)化模型。同(tong)樣(yang)可(ke)(ke)以多工序連續仿(fang)真成(cheng)形。
多向熱鍛成(cheng)形
可以(yi)實現復(fu)雜變形(xing)(xing);多(duo)(duo)個(ge)工具、多(duo)(duo)個(ge)方向作(zuo)用變形(xing)(xing),很好的(de)、精準(zhun)的(de)控制各個(ge)工具的(de)精準(zhun)運動(dong),實現容易,定義簡單。
多向鍛造:熱連鍛工藝
從加熱分(fen)(fen)析(xi)到多次鍛壓工(gong)序,每次仿真分(fen)(fen)析(xi)都考慮上一工(gong)序的(de)(de)溫度、應(ying)力、應(ying)變(bian)等結果分(fen)(fen)布,保證(zheng)了(le)和(he)實際分(fen)(fen)析(xi)的(de)(de)對應(ying),充分(fen)(fen)考慮各工(gong)序的(de)(de)變(bian)形(xing)過程和(he)變(bian)形(xing)結果
熱連鍛工藝
有(you)限體積法:獨(du)有(you)的(de)有(you)限體積法,可以(yi)實現復(fu)雜材料加工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝仿真。快速計算成(cheng)形。
有(you)限體積法模鍛(duan)成(cheng)形
?焊接仿真模塊
焊接(jie)仿真模(mo)塊(kuai)能(neng)夠逼真的(de)(de)預測焊接(jie)變形(xing)及殘余(yu)應(ying)力(li),并幫助(zhu)用戶制定最(zui)優的(de)(de)焊接(jie)順(shun)序,以便將(jiang)變形(xing)程度與(yu)殘余(yu)應(ying)力(li)降低到最(zui)小。通(tong)過在熱影響區(qu)內對微結構屬性(xing)進行計算,自動將(jiang)零部件之間復雜的(de)(de)接(jie)觸情況(kuang)納入操作范圍,并對焊縫(feng)屬性(xing)(尤其是焊縫(feng)強度)進行分析,讓用戶最(zui)大化(hua)的(de)(de)避(bi)免(mian)焊接(jie)缺陷,例如(ru)熱裂(lie)。同時(shi),能(neng)夠運用真實(shi)的(de)(de)工裝幾何(he)形(xing)狀,將(jiang)夾緊(jin)力(li)也(ye)納入了分析范圍,協助(zhu)客(ke)戶選(xuan)擇(ze)最(zui)優的(de)(de)夾緊(jin)裝置。
本軟(ruan)件通過(guo)預(yu)測工(gong)件最(zui)(zui)終的輪廓,可將(jiang)誤差降至最(zui)(zui)低,協助批量生產。實(shi)現整個(ge)焊接過(guo)程的全部工(gong)藝步驟可視化,因(yin)此能夠(gou)對(dui)焊接過(guo)程進行(xing)實(shi)時檢查,影響因(yin)素以及(ji)不同(tong)變(bian)化之間的對(dui)比一目了然。
本軟(ruan)件不僅考(kao)慮到(dao)了加熱在焊(han)(han)(han)接(jie)過程(cheng)中(zhong)的(de)作(zuo)用, 也可(ke)以同(tong)時(shi)創建初始(shi)的(de)焊(han)(han)(han)接(jie)過程(cheng),如:電阻(zu)點焊(han)(han)(han)仿真。還可(ke)以解(jie)決有關(guan)焊(han)(han)(han)接(jie)設備(bei)參數設置(zhi)以及焊(han)(han)(han)接(jie)工藝穩(wen)定性的(de)問題。此外,還可(ke)以對焊(han)(han)(han)接(jie)過程(cheng)中(zhong)涂層(ceng)影響(xiang)以及焊(han)(han)(han)點順序進行分(fen)析。
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