[发明专利]一种基于CATIA与ANSYS的平底对称Y型钢岔管的设计方法

权利要求书

1.一种基于CATIA与ANSYS的平底对称Y型钢岔管的设计方法，所述平底对称Y型钢岔管由主管(1)、主锥(2)、左支锥(3)、左支管过渡管(4)、左支管(5)、右支锥(6)、右支管过渡管(7)、右支管(8)及月牙肋(9)组成，主管内接球、支管过渡管内接球及支管内接球底部共面，平底岔管沿月牙肋(9)所在平面左右对称，平底岔管上下不对称，所述月牙肋(9)为非对称结构，其特征在于所述设计方法包括如下步骤：

步骤一、在CATIA中建立两个坐标系，两坐标系共原点，XY平面之间的夹角为β，分别在两坐标系的XY平面建立主岔与支岔的二维草图，坐标原点定位在公切球的中心点，将控制岔管体型特征的变量作为参数，将反映岔管体型是否合理的数据作为参考约束，母线与旋转轴定义为输出特征，在CATIA的“线框与曲面设计”模块中通过母线绕旋转轴旋转生成空间曲面圆锥台，利用“创成式外形设计”模块通过相交、切割与对称命令，建立岔管三维模型的标准模板；

步骤二、调整所述标准模板中的参数，将参考约束控制在合理范围之内，CATIA自动更新生成CATPart格式的岔管的三维模型，其中月牙肋为非对称平面；

步骤三、通过AUTOCAD“输入”命令导入CATPart格式的岔管的三维模型，并将三维模型输出为iges格式的文件，在导入过程中对AUTOCAD与CATIA的单位进行统一，在ANSYS中读取iges格式的文件，生成岔管三维模型，根据锅炉公式计算出岔管管壁初始厚度，设置材料属性、划分网格，岔管与肋板均采用壳单元，施加约束等后进行求解，通过调整管壁厚度与肋板截面，将应力控制在要求之内，完成计算分析；

步骤四、在CATIA中对空间岔管分片进行展开，得到各个分片岔管平面图，并绘制成施工详图。

2.如权利要求1所述的基于CATIA与ANSYS的平底对称Y型钢岔管的设计方法，其特征在于：步骤二中当岔管尺寸变化较大时，除了变化参数之外，还需调整草图中母线的长度，保证主岔与支岔管的母线在空间全部相交。

3.如权利要求1所述的基于CATIA与ANSYS的平底对称Y型钢岔管的设计方法，其特征在于：步骤三中在导入过程中对AUTOCAD与CATIA的单位进行统一具体为：均设置为mm。

4.如权利要求1所述的基于CATIA与ANSYS的平底对称Y型钢岔管的设计方法，其特征在于：步骤三中的月牙肋为非对称结构，月牙肋内、外缘由4个不同的椭圆方程生成，月牙肋采用壳单元划分网格。

5.如权利要求1所述的基于CATIA与ANSYS的平底对称Y型钢岔管的设计方法，其特征在于：步骤一中将控制岔管体型特征的变量作为参数，将反映岔管体型是否合理的数据作为参考约束具体为：提取R0，R1，R2，R3，A1，A2，A3，β作为参数，其中R0为公切球的半径；R1为主管内接球的半径；R2，R3分别为支管过渡管及支管内接球的半径；A1为公切球原点到主管内接球原点的距离；A2为公切球原点到支管过渡管内接球原点的距离；A3为支管过渡管内接球原点到支管内接球原点的距离；β为0.5倍的分叉角；将α1，α2，α3设置为参考约束，其中α1为主锥管腰线折角，α2，α3分别为支锥管的腰线折角。