一种基于CAE技术的胶管阀优化设计方法技术

本发明专利技术涉及一种基于CAE技术的胶管阀优化设计方法，包括以下步骤：A、确定胶管阀的主要工作部件阀体和橡胶管，采用三维建模软件分别初步设计阀体和橡胶管的三维模型；B、根据三维模型分别建立阀体和橡胶管的有限元分析模型；C、通过ANSYS分别对阀体和橡胶管的有限元分析模型进行仿真分析，并根据仿真分析结果对阀体和橡胶管进行优化设计；本申请通过将胶管阀的两个主要零部件分开设计，并分别进行仿真分析，在根据仿真结果对两个零部件分别进行优化设计，并且，由于ANSYS本身的建模功能并不强大，本申请采用三维建模软件预先建立三维模型，再根据三维模型建立有限元分析模型的方式，大大节约了计算周期成本。

【技术实现步骤摘要】
一种基于CAE技术的胶管阀优化设计方法
本专利技术涉及浇注系统胶管阀结构设计
，具体涉及一种基于CAE技术的胶管阀优化设计方法。
技术介绍
胶管阀中独有的弹性套管是唯一与生产过程的介质相接触的部件。弹性套管将阀芯、阀座、法兰密封面的作用合一。正是由于弹性套管的特点，胶管阀使用在固体颗粒物料场合时，与其他类型的阀门如闸阀、球阀、旋塞阀相比，它的应用更持久，使用寿命更长。因为在其他阀门中带有偏转角，对被控制的介质具有剪切作用。而胶管阀是直通阀，其橡胶弹性阀座比钨铬钴合金阀座控制阀更耐用。弹性套管的弹性与物料接触时，摩擦力会非常小，它的关闭和锁紧力是非常缓和的。因此，不会夹碎物料。弹性套管的制造材料非常耐用，不会因为阀门的频繁动作造成密封不严。因此，这种阀门非常适于安装在装有易碎固体容器的卸料口。ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件，具有强大的有限元分析及前后处理功能，广泛用于核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、生物医学、水利、日用家电等一般工业产品分析及科学研究，在行业内具有很高认知度和影响力。该软件从1971年面市至今，其版本一直在不断更新，功能不断增强，早期版本仅提供结构线性分析和热分析，现在已发展为集结构、热、流体、电磁、声学的高级多物理场耦合分析于一体的多功能分析软件。我国关于阀设计的著作里对于胶管阀的设计理论很少，国外对于胶管阀的设计理论目前未见报道，所以胶管阀的设计工作具有很大的困难。胶管是阀的关键零件，一旦胶管被选定，阀的其它结构和尺寸也基本随之确定。胶管阀只有胶管是易损件，只需更换胶管，基本不需要进行其它的日常维护保养，更换胶管就等于更换了一台崭新的阀。但是，橡胶管的使用寿命是制约胶管阀能进一步推广和广泛应用的关键问题，橡胶管是由一种或多种非线性材料组成，研究存在一定的难度，因而对于胶管阀结构的改型研究也具有相当难度，本专利技术旨在提出一种结合ANSYS软件对于胶管阀结构进行优化设计的设计方法。
技术实现思路
基于上述表述，本专利技术提供了一种基于CAE技术的胶管阀优化设计方法，以解决现有技术中胶管阀结构优化设计困难的技术问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于CAE技术的胶管阀优化设计方法，包括以下步骤：A、确定胶管阀的主要工作部件阀体和橡胶管，采用三维建模软件分别初步设计阀体和橡胶管的三维模型；B、根据三维模型分别建立阀体和橡胶管的有限元分析模型；C、通过ANSYS分别对阀体和橡胶管的有限元分析模型进行仿真分析，并根据仿真分析结果进行阀体和橡胶管的优化设计。与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：本申请通过将胶管阀的两个主要零部件分开设计，并分别进行仿真分析，在根据仿真结果对两个零部件分别进行优化设计，并且，由于ANSYS本身的建模功能并不强大，本申请采用三维建模软件预先建立三维模型，再根据三维模型建立有限元分析模型的方式，大大节约了计算周期成本。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步的，步骤B中根据三维模型建立阀体的有限元分析模型包括：B1、确定阀体的三维模型的材料，并获得相应材料的特性参数；B2、确定阀体和橡胶管的三维模型所用单元；B3、将阀体和橡胶管的三维模型分别导入ANSYS形成阀体和橡胶管的有限元分析模型，并分别划分网格。进一步的，所述特性参数包括弹性模量、泊松比和密度。进一步的，所述阀体的三维模型所用单元为solid45所述橡胶管的三维模型所用单元为PLANE183。进一步的，所述对阀体的有限元分析模型进行仿真分析包括：C1、向ANSYS中导入阀体边界条件和外部载荷，分析计算得出橡胶管的最大受力部位。进一步的，所述对橡胶管的有限元分析模型进行仿真分析包括：C21、向ANSYS中导入橡胶管边界条件和外部载荷；C22、分析计算得出橡胶管的最大受力部位。C23、以橡胶管挤压部位建立二维有限元分析模型；C24、向ANSYS中导入橡胶管挤压部位的边界载荷的约束条件，分析计算得出橡胶管完全闭合所需要的夹紧力。进一步的，所述对阀体和橡胶管进行优化设计包括对阀体和橡胶管的最大受力部位进行结构的优化设计，并通过ANSYS对优化设计后的结构进行仿真分析。进一步的，所述三维建模软件为CAD、solidworks、Pro/E或者UG。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种基于CAE技术的胶管阀优化设计方法的步骤示意图；图2为本专利技术提供的方法使用过程中的阀体的一种初始设计结构；图3为图2的加载应力分布示意图；图4为本专利技术提供的方法使用过程中的橡胶管的初始设计结构的加载应力分布示意图；图5为本专利技术提供的方法使用过程中的阀体的一种优化设计结构；图6为图5的加载应力分布示意图；图7为本专利技术提供的方法使用过程中的橡胶管的一种优化设计结构；图8为图7的加载应力分布示意图。附图中，各标号所代表的部件列表如下：1、主体；2、法兰；3、小直径圆管；4、圆锥管；5、筋结构、61、橡胶管端面；62、圆柱面；63、锥形面。具体实施方式为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。可以理解，空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可以用于描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，旋转90度或其它取向)，并且在此使用的空间描述语相应地被解释。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于CAE技术的胶管阀优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：/nA、确定胶管阀的主要工作部件阀体和橡胶管，采用三维建模软件分别初步设计阀体和橡胶管的三维模型；/nB、根据三维模型分别建立阀体和橡胶管的有限元分析模型；/nC、通过ANSYS分别对阀体和橡胶管的有限元分析模型进行仿真分析，并根据仿真分析结果对阀体和橡胶管进行优化设计。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于CAE技术的胶管阀优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、确定胶管阀的主要工作部件阀体和橡胶管，采用三维建模软件分别初步设计阀体和橡胶管的三维模型；
B、根据三维模型分别建立阀体和橡胶管的有限元分析模型；
C、通过ANSYS分别对阀体和橡胶管的有限元分析模型进行仿真分析，并根据仿真分析结果对阀体和橡胶管进行优化设计。


2.根据权利要求1所述的基于CAE技术的胶管阀优化设计方法，其特征在于，步骤B中根据三维模型建立阀体的有限元分析模型包括：
B1、确定阀体的三维模型的材料，并获得相应材料的特性参数；
B2、确定阀体和橡胶管的三维模型所用单元；
B3、将阀体和橡胶管的三维模型分别导入ANSYS形成阀体和橡胶管的有限元分析模型，并分别划分网格。


3.根据权利要求2所述的基于CAE技术的胶管阀优化设计方法，其特征在于，所述特性参数包括弹性模量、泊松比和密度。


4.根据权利要求2所述的基于CAE技术的胶管阀优化设计方法，其特征在于，所述阀体的三维模型所用单元为solid45，所述橡胶管的三维模型所用单元为PLANE183。


5.根据权利要求1所述的基于CAE技术的胶管阀优化设计...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓安华，何宇，朱景振，韩丰，刘建华，陈俊，喻尧，任世朝，李渊，
申请(专利权)人：武汉乾峯智能科技有限公司，湖北三江航天江河化工科技有限公司，华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42