基于CATIA的球形钢岔管辅助设计系统开发与应用

为了改善目前球形钢岔管传统设计流程繁琐,方案比选工作量大,如要进行有限元计算,前处理建模时间很长,设计效率及计算精度有待提高等问题,并找到高效、精确的球形钢岔管设计分析方法,提出了球形钢岔管辅助设计系统。此系统基于CATIA二次开发工具Visual Basic 6.0编写,包含体型设计、应力校核、网格划分三大模块,可生成含节点、8节点实体单元、材料等信息的APDL格式文本,为有限元分析提供完整的前处理信息。结合某工程实例采用本辅助设计系统进行了球形钢岔管的设计及有限元分析,并与规范方法进行对比,结果显示本系统提供的计算结果满足规范要求,分析效率高于传统方法。对比分析证明了本辅助设计系统的可靠性和稳定性,该系统具有设计效率高、计算精确等优点,改善了传统设计方法中的问题,具有一定的应用前景。

基于复合形法优化高水头球形岔管的体形

球形钢岔管是最适合高水头电站的岔管形式,采用传统的规范设计准则,安全系数大,管壁厚度偏大,材料的强度得不到充分发挥。针对某高水头电站的球形岔管,采用复合形法对岔管的主体结构包括球壳、主支管过渡段和补强环的尺寸进行优化设计,减小了球壳及主支管过渡段的厚度,加大了补强环的宽度。同时采用ANSYS有限元软件对优化前后的岔管结构进行应力计算,各部位应力分布较均匀,均满足规范允许值;优化后各部位最大应力值略有增加,钢材强度得以充分发挥,球壳与主支管过渡段连接处变形量几乎为零,没有出现应力集中现象。为类似高水头球形岔管的设计提供参考,具有一定的工程实际意义。