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基于VB和ANSYS的称重支撑结构参数化设计软件的研

类别:最多人玩的棋牌游戏资讯 时间:2018-03-21 最多人玩的棋牌游戏:167 次

利用VB并结合ANS YS的APDL语言,完成了称重支撑结构参数化设计软件的研制与开发,借助VB语言的强 大功能,实现了在可视化用户界面进行参数输入并查看相关结果的功能,即使用户不懂ANSYS也能够方便的 进行有限元分析,给整个计算过程带来了巨大的便捷性,大大提高了效率。
0.引言
大型海洋结构物完工后,为保障后期海上安装吊装与组对的安全性及可靠性,往往需要通过相关 设备对其进行称重以得到最精准的重量。目前最常用的称重方法有两种,一种是直接称组块,即在组 块桩腿上焊接环板,环板间按照一定角度布置筋板,具有一定排列规则的液压千斤顶通过顶起下层环 板从而使整个组块进行顶升,通过相关的设备进行监控,达到称重的目的,另一种方法则是通过在滑 靴上布置支撑结构,在其称重过程中,千斤顶连带滑靴及组块一起进行顶升,所得到的重量减去滑靴 总重从而得到整个组块的重量(图1)。两种方法各有利弊,本程序所适用的称重形式为第一种。

对于称重支撑结构的计算,目前最常用的无外乎两种方法,一种是纯手工计算,另一种则是ANSYS 有限元分析,然而这两种方法都各有弊端:手工计算要求工程人员具有较强的理论基础,而且只能对 模型的局部受力进行校核,对于模型的宏观受力分布情况并不能很好的把握;ANSYS有限元分析则要 求工程人员具有较强的软件熟练度,而且当模型需要进行反复加载计算时,工作量特别大,效率显得 比较低。
因此本程序引出了称重支撑结构参数化设计的概念,通过对于本程序的应用,改变了工程人员以 往的设计模式,大幅提升了工作效率,给工程人员带来了极大的便利性。
1.研发基础
本程序的幵发与应用是基于ANSYS有限元分析软件而进行的,并利用其自带的二次开发利器APDL 语言实现对模型的参数化控制,通过对APDL代码的编写,实现了模型在ANSYS空间中以设计人员所 定义的规则进行自动建模,划分网格,加载计算,提取结果图片供显示的功能,但是虽然APDL如此 强大,它也存在一个缺点,那就是需要对参数进行反复修改以适应不同类型的模型时,只能通过修改 记事本代码的方式,这样一来,整个修改过程较为繁琐,不易于人机交互。
由此引出了 VB6.0,用VB6. 0设计一个可视化参数界面,对APDL代码进行封装,利用其自带的 循环语句和条件判断语句实现与APDL的完美结合,用户只需要在可视化界面中进行相应参数的输入, 便可在短时间内获得所需要的最终结果,这样一来,两种软件的优势互补,完美衔接,便构成了本程 序的基本框架。
2.程序功能介绍
2.1程序登陆界面

用户登陆前,需手动输入用户名和密码,当用户名及密码均正确时,成功 登陆,否则返回对话框“用户名或密码错误,请重新输入。
2.2称重参数设置

在称重参数设置这一选项卡中(见图3),设置了 “环板与筋板相关”,“材料属性相关”,“桩 腿相关”,“垫板相关”,“支反力与千斤顶相关”五个基本选项,除此之外,还设置了单环板,双 环板,三环板三种常见的环板类型,用户根据项目需要进行相应的选择,右侧的框架会根据用户的选 择弹出相应的环板类型,以进行相应参数的设置,默认情况下为最为常见的双环板类型。
本程序所能定义的称重支撑结构形式较为全面,环板类型方面包括单环板,双环板,三环板三种 形式,筋板类型包括单筋板,双筋板,三筋板三种形式,千斤顶环绕中心角度是可以自定义的,是以 世界坐标系X轴为基线,逆时针旋转为规则进行定义的。

2.3查看称重结果
参数输入完毕,最多人玩的棋牌游戏加载求解后,ANSYS的outputwindow会以正常窗口方式显示,当求解结束 后,会弹出对话框:“计算完毕,请查看结果”,这时候打开“查看称重结果”选项卡,显示内容见 图5.

最终算得的结果图片会以BMP格式显示出来,使得用户可以更加直观的判断最终的结果,如本 例中所示,图片中显示的DMX=1.518,即称重过程的最大应变1.518mm, SMX=181.684,即称重过 程中的最大应力为181.684MPa,模型称重过程中的应力分布情况以颜色冷暖不同的云图表示。
为了更加直观的显示最终的结果,以方便用户判断最终的结果是否满足项目所规定的要求,特设 了一个结果分析的框架,其中材料屈服极限和载荷安全系数为之前称重参数设置中的数值,在此选项 卡中是不能进行更改的,工况安全载荷=材料屈服极限X载荷安全系数,其数值也是不能随意进行更 改的,有限元分析最大载荷,即SMX,会在文本框中进行显示,以和工况安全载荷进行对比,若其 值小于工况安全载荷,则会显示“设计参数满足要求”的绿色字体,若其值大于工况安全载荷,则会 显示“设计参数不满足要求”的红色字体,除此之外,还设置了一个安全余量载荷权重的文本框,以 显示其超出或相差的百分比,使用户对于自己先前设置的参数有一个全面的认知,这里需要说明的一 点是,之前的假设仅仅是针对应力而言,用户还需根据自己的经验来判断应变是否满足要求,以防止 称重支撑结构变形过大而失稳》如果用户想进一步了解模型的宏观应力分布情况,那么可以进入目录文件夹下,用ANSYS打开 “DECKWEIGHING.DB”文件,进行详细查看。
2.4智能化参数建议
因每个项目的粧腿管径及所承受的支反力不同,从而导致了每个项目的称重支撑结构组成的不尽 相同,这里特设了一个智能化参数建议的选项卡如图6所示,当用户输入桩腿管径及粧腿支反力两个 基本参数后,最多人玩的棋牌游戏开始分析,程序会自动从数据库中提取相关参数以供工程人员进行参考,包括环板 类型,筋板形式等参数的设定,除此之外,还提供了所推荐结果下的FEA分析值,以方便用户更好 的去进行对比,选择自己所需要的参数值。

因为千斤顶环绕角度及筋板环绕角度的不尽相同,导致了称重支撑结构的多样化,这里做了一个 假设:即千斤顶和筋板都是均布环绕,当用户所设计的情况为非均布环绕时,需根据具体情况手动调 整相应数值的选取。
2.5系统路径选择
本程序的分析依傍于ANSYS有限元,在输入相关的参数之后,需要VB调用ANSYS程序,这 就需要在第一次使用该程序时,给出ANSYS的绝对路径,以后使用则不需要此步骤,程序会自动记 录先前的设置,该选项卡下的具体内容如图7所示。

3.程序设计思想
3.1程序流程
程序流程见图8所示。

3.2ANSYS相关思想
初涉本程序,首先是ANSYS中APDL代码的编写,虽然APDL语言提供了循环语句和条件判断语 句,但总的来说还是难以用来编写结构清晰的程序,所以对于环板类型和筋板类型的选取,是由VB 的循环语句和条件判断语句进行控制的,相关的APDL语言相互独立,互不干预,在VB中形成类似于 “宏”的功能,通过VB的选项选取生成固定相关的APDL代码,简化程序代码,缩短ANSYS自动计 算所消耗的时间。
自动建模方面,应用到了APDL中的*DIM数组函数,来定义千斤顶和筋板的环绕角度,通过*DO循环语句和AGEN复制语句并结合先前所定义的环绕角度自动生成环绕粧腿的筋板,自动分网格方 面,采用的是SHELL 93单元,该单元具有8个节点,每个节点具有6个自由度,沿节点坐标系X、Y、 Z方向的平动和绕节点坐标系X、Y、Z轴的转动(图9)。变形在两个方向上都是二次的,单元具有塑 性、应力刚化、大变形以及大应变的能力。加载计算方面采用的是施加面载荷SFA命令,并用PLNSOL 提取节点的平均应力,最终,由/RGB命令调节ANSYS背景为白色,/SHOW命令,进行结果截图。

3.3VB相关思想
在VB调用ANSYS时,采用了 VB中的SHELL函数,具体调用代码如下: diaoy = Shell(anspath & " -b -p struct -i " & App.Path & "\APDL.mac" & " -o " & App.Path & "\output.txt", 1)
各代码的含义为.•
Anspath:ANSYS软件的安装目录
-b:表示用批处理模式启动ANSYS
-p struct:指定ANSYS进行结构分析
App.Path & "\APDL.mac": APDL 源码的相对路径
App.Path & "\output.txt":输出文件的相对路径
-i ~o:输入输出文件
1: ANSYS output window窗口以正常模型进行启动
在解决判断调用是否结束时,采用了在VB中加一个时间器TIMER控件,INTERVAL设置为3000, 即每3S循环一次,当相对路径下生成.db文件,该调用结束,与此同时,在查看结果选项卡中,IMAGE 图片框提取出生成的结果图片和模型最大应力。
在ANSYS的下次计算之前,VB会自动删除相对路径下的上次计算的ANSYS文件,这里用到了 一个判断语句,举个例子,本程序的文件名采用的是“DECKWEIGHING”,在下次计算之前,VB会 检查相对路径下是否存在以“DECKWEIGHING”为名的相关文件,若有的话则会全部进行删除,在 进行之后的计算,代码如下:
If Dir(App.Path & "\DECKWEIGHING*.*") <> "" Then Kill App.Path & "\DECKWEIGHING*.*"
End If
代码中的代表的是任意名称及后缀,只要是以“DECKWEIGHING”为首的文件名都会进行删除。
4结语
该软件是集智能设计参数推荐,参数化建模计算,直接显示结果等功能为一体的工程软件,相比 较传统的设计计算方式,具有界面友好,计算便捷,称重类型全面等技术先进点,为设计人员的工程 计算提供了极大的便利,相信在今后的加工设计中一定会得到广泛的应用。
 

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