论文部分内容阅读
通用有限元软件能提供全面的有限元计算结果,通常以二进制文件存储,用户可以使用兼容的有限元后处理器以可读文件形式间接提取有限元结果,但可读文件通常具有特定的文件头,用户进行二次开发编程时需针对不同形式可读文件特殊处理,所以大规模有限元模型后处理通常耗费大量时间。研究有限元软件二进制结果文件直接操作方法可以大幅度缩减后处理时间。焊接结构是机车车辆关键承载部件主要结构形式之一,随着机车车辆向高速重载方向发展,其强度可靠性对机车车辆行车安全起着决定性作用。轻量化焊接构架是转向架的关键承载部件,主要采用箱型薄板焊接结构,研究焊接结构疲劳强度具有较大的工程意义和实用价值。本文基于ANSYS文件操作技术、离散数据处理技术、OpenGL可视化技术、数据库访问技术、混合编程技术、模块化技术,在Visual C++和FORTRAN编程平台开发机车车辆结构强度可视化系统。系统包括主要内容如下：(1)基于ANSYS文件读取方法,运用FORTRAN程序按照ANSYS结果文件结构形式读取有限元模型信息及结果。运用局部坐标系下单元节点应力计算整体坐标系下单元节点方向应力,根据弹性力学方法计算Von_Mises应力、主应力及主方向等应力结果；(2)基于混合编程技术,运用Visual C++中MFC类进行系统菜单、对话框及控件设计,建立系统登录、参数输入、路径查找等交互界面；(3)基于数据库技术,运用ADO访问Microsoft Access数据库方式对设计所需要的材料参数、疲劳参数和焊缝参数进行数据管理,便于用户对参数进行实时添加、修改和删除；(4)基于ORE B12/RP17方法将多轴应力转化为单轴应力,计算结构最大应力、最小应力、平均应力和应力幅。根据ANSYS模型信息以及人机交互信息,运用FORTRAN编程实现不同材料、不同单元类型、不同焊缝等级自动分级计算,运用Haigh形式Goodman曲线对结构进行焊缝自动分级疲劳强度评定,计算结构安全系数、材料利用度；(5)运用OpenGL编程技术和有限元模型信息对疲劳结果数据场进行可视化处理,生成结构有限元模型以及疲劳结果彩色云图；(6)基于ANSYS文件写入方法,将疲劳结果按正确形式写入ANSYS结果文件,运用ANSYS后处理器得到疲劳结果彩色云图。本文运用壳单元对转向架构架进行静强度以及焊缝自动分级疲劳强度评定,静强度和疲劳强度满足设计要求。系统充分利用ANSYS结果文件,通过混合编程实现结构强度计算结果可视化,提高后处理效率,缩短计算周期,具有一定工程实用价值。