曲轴参数化计算机建模系统技术方案

本发明专利技术公开了一种曲轴参数化计算机建模系统，包括前台人机界面部分和后台核心计算部分，其中，所述后台核心计算部分包括：欢迎界面模块、主要数据结构初始化模块、图形界面模块、按钮命令模块、文件输出模块、数据检查模块、动态帮助模块及时钟模块。所述前台人机界面部分包括：参数引导模块、输入选择模块、参数输入模块、操作命令选择模块、动态帮助模块及时钟显示模块。本发明专利技术的特点具有：１）强大的参数化建模能力；２）完备的数据查错能力；３）良好的人机互动；４）良好的兼容性和移植性。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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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；数据检査模块，用于检査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。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操作 命令选择模块包括以下几个功能按钮检査数据按钮，通过后台的数据检査模块检査用户在参数输入模块输入的各参数的数值和各结构尺寸链的合理性；输 出到文件按钮，通过文件输出模块输出APDL建模命令流到APDLExport.txt文 件；建模按钮，用于在计算机分析系统中按设定的参数建立曲轴模型；取消建 模按钮，用于取消在计算机分析系统中建立的曲轴模型；划分网格按钮，用于 检査用户设定的划分网格数据的合理性，同时在计算机分析系统中对建立的曲 轴模型划分网格；取消网格按钮，用于取消在计算机分析系统中的网格划分；退出按钮，用于退出程序。运用本专利技术的曲轴参数化计算机建模系统，可以快速建立各种规格尺寸船 用大型半组合式曲轴的有限元模型，它具有1) 强大的参数化建模能力。通过对各型号曲轴的结构相似性的分析，提 炼出它们的各种特征，建立相应的数据结构来储存这些数据。友好人机界面引 导用户输入相应的数据来完成参数化建模过程。2) 完备的数据查错能力，系统在内部集成了完备的数据检査功能，用于 防止由于数据输入的错误导致建模分析失败，确保向现有计算机分析系统传递 数据的准确性。3) 良好的人机互动，程序在运行过程中可以同用户进行良好的互动，每 进行一步操作，都会在现有计算机分析系统中有相应的显示，有助于用户判断 其操作的正确性，减少错误操作。同时，友好人机界面使得各种操作工作更加直观、方便。4) 良好的兼容性和移植性，只要是安装了现有计算机分析系统(ANSYS5.5 以上版本)的计算机系统，不管是基于何种操作系统环境(例如Unix、Windows、Mac等)，都可以很好地运行本系统。 附图说明图1是本专利技术的曲轴参数化计算机建模系统的结构方框图2是本专利技术的曲轴参数化计算机建模系统的程序主界面示意图3是本专利技术的曲轴参数化计算机建模系统的建模工艺流程图。具体实施例方式本专利技术的曲轴参数化计算机建模系统，包括在现有计算机分析系统 (ANSYS软件)下的前台人机界面部分2和与该前台人机界面部分2相连的 后台核心计算部分1，所述后台核心计算部分1 (请见图1)包括欢迎界面模 块ll、主要数据结构初始化模块12、图形界面模块13、按钮命令模块14、文 件输出模块15、数据检査模块16、动态帮助模块17及时钟模块18，其中，欢 迎界面模块11，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 12，用于在程序启动时初始化各种数据结构；图形界面模块13，用于控制程序 的前台人机界面；按钮命令模块14，用于对用户的单击按钮作出反应；文件输 出模块15，用来输出建模命令流文件；数据检査模块16，用于检査用户输入 数据的正确性；动态帮助模块17，用于对用户提供动态帮助；时钟模块18， 用于更新状态栏中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，其特征在于，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。

【技术特征摘要】
1.一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，其特征在于，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。2. 根据权利要求1所述的曲轴参数化计算机建模系统，其特征在于，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：张青雷，林尧武，
申请(专利权)人：上海电气集团股份有限公司，上海船用曲轴有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]