[發明專利]一種基于CAE技術的膠管閥優化設計方法

在審

• 申請號: 202110605328.6
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113312819A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 鄧安華;何宇;朱景振;韓豐;劉建華;陳俊;喻堯;任世朝;李淵
• 申請（專利權）人: 武漢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;華中科技大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/14;G06F113/14
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 張文靜

本發明涉及一種基于CAE技術的膠管閥優化設計方法，包括以下步驟：A、確定膠管閥的主要工作部件閥體和橡膠管，采用三維建模軟件分別初步設計閥體和橡膠管的三維模型；B、根據三維模型分別建立閥體和橡膠管的有限元分析模型；C、通過ANSYS分別對閥體和橡膠管的有限元分析模型進行仿真分析，并根據仿真分析結果對閥體和橡膠管進行優化設計；本申請通過將膠管閥的兩個主要零部件分開設計，并分別進行仿真分析，在根據仿真結果對兩個零部件分別進行優化設計，并且，由于ANSYS本身的建模功能并不強大，本申請采用三維建模軟件預先建立三維模型，再根據三維模型建立有限元分析模型的方式，大大節約了計算周期成本。

技術領域

本發明涉及澆注系統膠管閥結構設計技術領域，具體涉及一種基于CAE技術的膠管閥優化設計方法。

背景技術

膠管閥中獨有的彈性套管是唯一與生產過程的介質相接觸的部件。彈性套管將閥芯、閥座、法蘭密封面的作用合一。正是由于彈性套管的特點，膠管閥使用在固體顆粒物料場合時，與其他類型的閥門如閘閥、球閥、旋塞閥相比，它的應用更持久，使用壽命更長。因為在其他閥門中帶有偏轉角，對被控制的介質具有剪切作用。而膠管閥是直通閥，其橡膠彈性閥座比鎢鉻鈷合金閥座控制閥更耐用。彈性套管的彈性與物料接觸時，摩擦力會非常小，它的關閉和鎖緊力是非常緩和的。因此，不會夾碎物料。彈性套管的制造材料非常耐用，不會因為閥門的頻繁動作造成密封不嚴。因此，這種閥門非常適于安裝在裝有易碎固體容器的卸料口。

ANSYS軟件是融結構、熱、流體、電磁、聲學于一體的大型通用有限元分析軟件，具有強大的有限元分析及前后處理功能，廣泛用于核工業、鐵道、石油化工、航空航天、機械制造、能源、汽車交通、國防軍工、電子、土木工程、生物醫學、水利、日用家電等一般工業產品分析及科學研究，在行業內具有很高認知度和影響力。該軟件從1971年面市至今，其版本一直在不斷更新，功能不斷增強，早期版本僅提供結構線性分析和熱分析，現在已發展為集結構、熱、流體、電磁、聲學的高級多物理場耦合分析于一體的多功能分析軟件。

我國關于閥設計的著作里對于膠管閥的設計理論很少，國外對于膠管閥的設計理論目前未見報道，所以膠管閥的設計工作具有很大的困難。膠管是閥的關鍵零件，一旦膠管被選定，閥的其它結構和尺寸也基本隨之確定。膠管閥只有膠管是易損件，只需更換膠管，基本不需要進行其它的日常維護保養，更換膠管就等于更換了一臺嶄新的閥。但是，橡膠管的使用壽命是制約膠管閥能進一步推廣和廣泛應用的關鍵問題，橡膠管是由一種或多種非線性材料組成，研究存在一定的難度，因而對于膠管閥結構的改型研究也具有相當難度，本發明旨在提出一種結合ANSYS軟件對于膠管閥結構進行優化設計的設計方法。

發明內容

基于上述表述，本發明提供了一種基于CAE技術的膠管閥優化設計方法，以解決現有技術中膠管閥結構優化設計困難的技術問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種基于CAE技術的膠管閥優化設計方法，包括以下步驟：

A、確定膠管閥的主要工作部件閥體和橡膠管，采用三維建模軟件分別初步設計閥體和橡膠管的三維模型；

B、根據三維模型分別建立閥體和橡膠管的有限元分析模型；

C、通過ANSYS分別對閥體和橡膠管的有限元分析模型進行仿真分析，并根據仿真分析結果進行閥體和橡膠管的優化設計。

與現有技術相比，本申請的技術方案具有以下有益技術效果：

本申請通過將膠管閥的兩個主要零部件分開設計，并分別進行仿真分析，在根據仿真結果對兩個零部件分別進行優化設計，并且，由于ANSYS本身的建模功能并不強大，本申請采用三維建模軟件預先建立三維模型，再根據三維模型建立有限元分析模型的方式，大大節約了計算周期成本。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步的，步驟B中根據三維模型建立閥體的有限元分析模型包括：