计及耐撞性的储液容器CAD系统开发

　　0　引言

　　塑料储液容器由于其材料具有良好的化学稳定性、耐腐蚀性、抗冲击性,对环境温度的适应性,对气体、液体的密封性,以及塑料质轻、价格适宜等诸多优点,在许多场合取代了其他材料(木材、玻璃、金属等)容器。然而,储液容器在运输和使用过程中,会因为受到跌落冲击而存在破损的危险[1]。容器一旦发生破损就会导致储装的液体泄漏损失,还可能由于液体具有污染性、腐蚀性、易燃等特点,而导致环境污染,甚至引发人身安全事故。

　　为了保证储液容器跌落冲击耐撞可靠性,在常规的储液容器设计模式中,大多采用的是有限个(6个)样品跌落试验进行耐撞性评估,而没有考虑实际流通、使用中遇到的多样化的跌落冲击条件,这使得产品抗跌落冲击的可靠性得不到很好的保证。同时,在产品选型、结构设计时,由于不能及时获得产品跌落冲击耐撞的定量信息,而无法实施产品设计优化。这种传统的产品设计生产模式不仅由于实物试验增加了成本,更是延长了产品生产周期,适应不了产品个性化、多样化和快速响应的市场要求,也容易失去占领市场的先机。

　　作者基于参数化建模和有限元分析思想,通过Pro/E建立产品结构尺寸模型,导入ANSYS前处理器建立产品有限元模型,运用LS_DYNA中的DTM模块对其进行跌落冲击动力学仿真,为产品的结构、材料等性能参数的优化提供理论基础,形成集结构设计、动力学分析为一体的储液容器CAD系统。

　　1　储液容器CAD系统的框架结构

　　1·1　储液容器CAD系统的总体框架

　　储液容器CAD系统以三维建模软件Pro/E为基础,集成VC、ANSYS等软件,进行人机交互界面设计、储液容器三维参数化设计、有限元分析及各软件之间的接口设计,整个系统的总体框图如图1所示,在系统基础层和支撑层之上是储液容器参数化CAD平台的应用层。

　　1·2　塑料储液容器CAD系统软件流程图

　　在Pro/E中建立产品结构尺寸模型,通过软件接口,导入ANSYS前处理器。经过单元类型定义、材料模型选择、网格划分等步骤建立产品有限元模型。运用LS_DYNA中的DTM模块对储液容器跌落冲击进行模拟,分析产品的动力学特性。塑料储液容器CAD系统软件流程图如图2所示。

　　2　应用程序的界面定制和流程控制

　　2·1　Pro/E二次开发基本路线

　　Pro/E中常用的二次开发工具有族表、用户定义特征、Pro/Program、Pro/J-link、Pro/Toolkit等[2-3]。其中Pro/Toolkit是一套可与设计环境交互以及控制菜单操作的C语言函数库。Pro/Toolkit应用程序有两种工作模式,一种为同步模式,另一种为异步模式。由于异步模式在应用程序与Pro/E的通信方面采用的是远程程序调用方式,较之同步模式,具有代码复杂、执行速度慢的缺点。因此,系统采用同步模式中的动态连接库模式,通过直接函数调用实现Pro/Toolkit应用程序与Pro/E的信息交换,以提高软件的运行效率。Pro/Toolkit典型开发过程主要包括:编写源文件(Pro/ToolkitC程序、菜单资源文件、信息资源文件、对话框资源文件等);程序的编译和连接;程序的注册和运行。