[发明专利]曲轴参数化计算机建模系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种复杂形状物体的计算机建模系统，具体涉及一种在现有计算机分析系统基础上二次开发的曲轴参数化计算机建模系统。

背景技术

由于大型船用柴油机曲轴的重量、尺寸和投资非常巨大，属于典型的极端制造范畴，难以用常规的实物试验方法对曲轴生产过程中的铸造、锻造、红套、精加工和系统动力学试验。大型船用曲轴的精加工采用带回转中心架的专用曲轴机床，通过精加工使曲轴达到设计图纸的尺寸形位公差要求，曲轴轴线平直。但是，由于曲轴很长，弯头多形状复杂，刚性差，在重力、回转离心力和支撑等的作用下容易产生复杂的绕曲变形。这种非常复杂的绕曲变形同待加工曲轴本身存在的各种尺寸和形位偏差(例如：曲轴主轴颈外圆的椭圆度与不圆度、曲轴轴颈的轴线间不同心等)相互混合，使得具有多中心支撑架的曲轴精加工调整极为复杂，成为世界难题。

随着计算机技术的迅速发展，应用计算机数值仿真技术已成为与实验同样重要的实现技术创新，开发新工艺的基本研究手段。综合应用先进的计算机数值仿真试验和分析技术，可以实现对曲轴精加工工艺及其技术进行全面的试验和分析，定量地试验和研究各种影响因素对曲轴变形和调校的影响，找出其中的关联规律，为曲轴精加工的调校和加工工艺提出指导意见，优化加工工艺，提高曲轴精加工效率和加工质量，提高曲轴专用车床的使用效率，降低制造成本。因此，有限元建模的质量和效率将是一个非常重要的方面。

ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件，是现代产品设计中的高级CAD工具之一。软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模块包括结构分析(可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析)、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力。后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示(可看到结构内部)等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。

目前有限元建模领域中还没有针对曲轴的建模系统，这给曲轴精加工的调校和加工工艺只能凭技术人员经验，通过人工方式进行，随意性很大，生产效率很低。因此亟待解决这一缺陷。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的缺陷提供一种方便、易用、可靠的并在现有计算机分析系统基础上二次开发的曲轴参数化计算机建模系统。

为解决上述技术问题，本发明采用一种曲轴参数化计算机建模系统，包括在计算机分析系统下的前台人机界面部分和与该前台人机界面部分相连的后台核心计算部分，其中，所述后台核心计算部分包括：欢迎界面模块，用于控制程序启动时的欢迎界面；主要数据结构初始化模块，用于在程序启动时初始化各种数据结构；图形界面模块，用于控制程序的前台人机界面；按钮命令模块，用于对用户的单击按钮作出反应；文件输出模块，用于输出建模命令流文件；数据检查模块，用于检查用户输入数据的正确性；动态帮助模块，用于对用户提供动态帮助；时钟模块，用于更新状态栏中的时钟显示；所述前台人机界面部分包括：参数引导模块，以图片形式直观的显示曲轴各个参数的意义，供用户输入各参数数值时参考；输入选择模块，通过后台的按钮命令模块以按钮的形式供用户选择曲轴的各个参数化结构，用于输入相应的参数数值；参数输入模块，用于输入各种曲轴参数数值；操作命令选择模块，供用户选择要执行的各种操作命令；

动态帮助模块，通过后台的动态帮助模块对用户提供动态帮助；时钟显示模块，通过后台的时钟模块显示当前系统时间。

上述的曲轴参数化计算机建模系统，其中，所述前台人机界面部分的输入选择模块包括下列曲轴的选择按钮：固定端按钮，用于进入曲轴的固定端输入界面；主轴颈按钮，用于进入曲轴的主轴颈参数输入界面；曲拐按钮，用于进入曲轴的曲拐参数输入界面；自由端按钮，用于进入曲轴的自由端参数输入界面；曲拐数设定按钮，用于进入曲轴曲拐数设定界面；划分网格设定按钮，用于进入划分网格参数设定；关于本软件按钮，用于显示软件信息。

上述的曲轴参数化计算机建模系统，其中，所述参数输入模块根据输入选择模块不同的选择按钮可输入曲轴各部位的相应参数。