【ANSYS、LS-DYNA】閥門制造領(lǐng)域的CAE仿真

2016-08-26 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

隨著世界制造業(yè)中心逐步向我國轉(zhuǎn)移,我國的閥門制造業(yè)也發(fā)生了一系列重大變化:

(1)閥門產(chǎn)品呈現(xiàn)出大型化、高參數(shù)化、高可靠性、自動化、成套化等趨勢,且隨著數(shù)量越來越大,檔次也越來越高,技術(shù)密集及附加值大幅度提高;

(2)生產(chǎn)模式由過去的大批量、少品種向小批量、多品種以及按用戶訂貨要求制造的方向發(fā)展,需求的多樣化使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜;

閥門制造領(lǐng)域的CAE仿真應(yīng)用!

(3)企業(yè)由于受到市場壓力的作用。目前大多存在以銷定產(chǎn)的情況,供貨周期短,產(chǎn)品的質(zhì)量、交貨期和價格已成為影響企業(yè)競爭力的三個決定因素。以上這些特點,都為產(chǎn)品的設(shè)計技術(shù)提出了更高的要求。

從閥門行業(yè)的情況看更是如此。另據(jù)資料顯示,幾乎50%~90%結(jié)構(gòu)或零部件的失效都是由于材料疲勞引起的。據(jù)1996年勞動部對200起壓力管道事故的原因分析顯示,設(shè)計原因占了11%?？梢?設(shè)計工作在閥門制造業(yè)中的地位是非常重要的。

近些年來的實踐證明,將數(shù)字化設(shè)計技術(shù)應(yīng)用于制造業(yè),進行傳統(tǒng)制造業(yè)的改造,是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的必由之路。據(jù)專家估計,由于現(xiàn)代科技的進步,今后15年制造技術(shù)的發(fā)展將超過以往的75年。

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潛在的問題越早地得到解決,設(shè)計的成本與周期的降低效果越明顯。因此,CAE分析應(yīng)該提前到概念設(shè)計階段,在零部件設(shè)計階段就應(yīng)該進行CAE分析。設(shè)計人員負責(zé)對自己設(shè)計的零部件進行分析,已成為企業(yè)的迫切需求。應(yīng)用CAE技術(shù)進行閥門的分析設(shè)計,將使閥門設(shè)計領(lǐng)域發(fā)生根本變革,推動閥門設(shè)計方法及設(shè)計技術(shù)的進步。

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閥門制造業(yè)中,按照產(chǎn)品設(shè)計流程。CAE技術(shù)可在如下幾個步驟發(fā)揮作用:

( 1 ) 根據(jù)市場需求、產(chǎn)品功能及商業(yè)考慮等進行產(chǎn)品規(guī)劃、方案設(shè)計,CAE可以用來完成基礎(chǔ)設(shè)計的驗證、不同方案的比較。滿足功能、性能方面的要求。并為企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層進行產(chǎn)品決策提供參考,回答是否能夠在預(yù)定時間、預(yù)定成本等約束條件下開發(fā)出能滿足要求的產(chǎn)品的問題。這一階段主要進行較為詳細的、帶有一定目標(biāo)的預(yù)演。

( 2) 詳細設(shè)計階段

在這個階段,所有的設(shè)計將全部展開,從系統(tǒng)設(shè)計、裝配部件、子裝配、零件設(shè)計,直到圖紙、材料、制造工藝等。CAE分析在這個階段的作用,就是驗證各種部件是否能滿足預(yù)期的性能(如結(jié)構(gòu)強度、剛度、動力特性等),制造上是否可行。

( 3 ) 樣機試驗階段

試驗階段是設(shè)計完成后的關(guān)鍵階段,大多數(shù)企業(yè)(尤其特種閥門制造企業(yè))艘是先制造物理樣機然后投入試驗。如果某些地方試驗失敗,就要重新設(shè)計,重新制造,重新試驗。如此反復(fù)直到定型通過。顯然,這樣反復(fù)多次的“設(shè)計、試驗、修改”過程,既耗費時間,費用又極為昂貴。如果采用CAE分析,樣機的數(shù)量和重新制造、重新試驗的次數(shù)必然會減少。在數(shù)字樣機的仿真試驗中發(fā)現(xiàn)問題,修改設(shè)計,與物理樣機相比,顯然其成本會降低很多。據(jù)統(tǒng)計,數(shù)字樣機的開發(fā)方式能夠減少一半以上的物理樣機制造和試驗,從而爭取到更多的時間,節(jié)約大量的費用。

更進一步。CAE仿真的數(shù)字樣機可以使物理試驗更快獲得通過。事實上,CAE分析可以“透視”整個樣機的試驗,顯示出所有檢測點的數(shù)據(jù),設(shè)計人員可以通過軟件在實際試驗之前就掌握最佳測試方法和最可能的載荷/激勵位置,從而顯著地減少試驗時間,盡可能避免在試驗現(xiàn)場進行“猜測”。

( 4 ) 產(chǎn)品測試評估階段

這一階段主要是利用CAE軟件對產(chǎn)品成本、產(chǎn)品性能、產(chǎn)品質(zhì)量和加工特性作出全面真實的評價。從而為設(shè)計更改和產(chǎn)品的生產(chǎn)提供可靠依據(jù)。

通過一個例子?？梢钥吹綔p少物理樣機的制造和試驗,為企業(yè)帶來的收益。美國某汽車配件公司一直采用傳統(tǒng)的“設(shè)計、試驗、修改”方式進行配件設(shè)計。將CAE分析技術(shù)應(yīng)用到某些樣機試驗場合后,他們減少了50%的物理樣機以及試驗費用,而且還更快地完成了這些部件的設(shè)計、驗證工作。

閥門制造業(yè)的競爭將是設(shè)計的競爭。在我國由制造業(yè)大國向制造業(yè)強國邁進的過程中。閥門制造業(yè)新產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)能力嚴重不足的狀況亟待改變。

CAE方法作為高效可靠的設(shè)計手段.其應(yīng)用范圍已從對已設(shè)計產(chǎn)品性能的簡單校核迅速擴展到對產(chǎn)品設(shè)計和加工過程的準(zhǔn)確預(yù)測,直到產(chǎn)品全生命周期的精確模擬。閥門制造業(yè)采用CAE技術(shù),將大大提高閥門設(shè)計質(zhì)量和效率,并取得顯著的經(jīng)濟效益。

小編寄語

現(xiàn)代企業(yè)必須采用先進的技術(shù)手段,縮短開發(fā)和制造周期,降低成本,提高質(zhì)量,使企業(yè)具備很強的應(yīng)變能力,迅速響應(yīng)用戶的各項要求,并能根據(jù)科技發(fā)展和市場需求的變化,及時調(diào)整產(chǎn)品的類型和結(jié)構(gòu)。

CAE技術(shù)能夠給工業(yè)企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)帶來巨大的經(jīng)濟效益,這已成為不爭的事實。以ANSYS、LS-DYNA等為代表的高端CAE軟件早已活躍在全球各行各業(yè)中,將“基于物理樣機試驗的傳統(tǒng)設(shè)計方法”帶入基于“虛擬樣機仿真的現(xiàn)代設(shè)計方法”,將大幅度縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,降低成本,提高企業(yè)競爭力!

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