基于NX/Nastran采煤机截割部动力学分析系统

摘要

目前，采煤机截割部动力学分析过程是将零件的三维模型添加实际工作情况下的载荷和约束后应用分析软件进行结算，而进行动力学分析的目的是获取采煤机截割部零件设计不足之处进行参数优化得到符合用户要求的设计参数。作为承上启下的环节动力学分析对于采煤机截割部的设计过程具有举足轻重的意义。虽然现阶段大部分企业已经通过应用动力学分析软件来提高采煤机截割部设计能力，但是设计人员不仅采用冗余复杂的步骤来建立动力学分析所需要的三维模型和仿真模型，而且只能将仿真结果以经验和直觉的方式针对零件参数进行优化，这样依旧存在设计弊端。计算机软件的二次开发技术和动力学分析为解决上述问题提供了方向。因此，以NX/Nastran作为应用平台，参数化设计思想与二次开发技术相结合，应用C++语言对采煤机截割部动力学分析系统进行开发，以解决上述设计弊端。本文的研究内容和特点如下： 通过对计算机软件二次开发技术和参数化设计思想的研究，结合采煤机截割部设计人员的需求，制定了本系统的设计目标以及技术路线，确定了系统的开发环境，并且针对系统中各个子系统的功能模块进行了说明。 根据参数化建模方法构建子系统，针对齿轮类零件和非齿轮类零件分别采用建模过程法和模型驱动法进行系统建设，实现在对话框中输入参数完成三维模型的构建。同时，设计参数化建模子系统接口，实现参数化建模子系统构建或修改后的模型可以直接在动力学分析子系统中应用。 根据动力学分析过程构建子系统，针对有限元模型和仿真模型的建立过程进行研究，将该过程抽象分析并且提取出可变参数，实现在对话框中输入参数完成有限元模型和仿真模型的构建。根据仿真模型中边界条件设置不同将子系统分为线性静力学分析模块、模态分析模块、瞬态分析模块和频响分析模块四部分。建设分析结果获取接口，实现优化设计子系统中可以根据动力学分析结果建立数学模型中的可行域。 根据优化设计方法构建子系统，针对机械优化设计中数学模型的建立过程进行研究，与动力学分析结果相结合，实现在对话框中输入参数以及选取分析结果完成优化设计数学模型的构建。通过多次迭代运算的方法求解最优解，并且调用参数化建模子系统完成优化后参数三维模型的建立。 最终建立完成的基于NX/Nastran采煤机截割部动力学分析系统功能齐全，可以满足设计人员在整个产品设计周期内的软件应用需求。本系统通过接口函数的编写实现参数化建模、动力学分析和优化设计的有机结合，不仅保证了产品设计的合理，而且极大的提高了设计效率。

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第一章 绪 论

1.1研究目的及意义

1.2国内外研究动态

1.2.1采煤机截割部动力学研究现状

1.2.2NX二次开发研究现状

1.2.3国内外研究现状总结

1.3研究内容

第二章 基于NX/Nastran采煤机截割部动力学分析系统总体设计方案

2.1引言

2.2 系统设计目标与技术路线

2.2.1系统设计目标

2.2.2系统技术路线

2.3 系统开发方法的研究

2.3.1基于应用软件的二次开发

2.3.2参数化设计

2.3.3采煤机截割部设计方法

2.4系统开发环境语言及流程

2.4.1代码开发环境

2.4.2二次开发平台及工具

2.4.3系统开发语言

2.4.4NX开发流程

2.5系统的子系统设计

2.5.1参数化建模子系统

2.5.2动力学分析子系统

2.5.3优化设计子系统

2.6本章小结

第三章 参数化建模子系统

3.1引言

3.2参数化建模子系统开发方法

3.2.1参数化建模实现方法

3.2.2对话框与参数化建模应用程序的通信方法

3.3参数化建模子系统开发关键技术

3.3.1齿轮类零件参数化建模

3.3.2非齿轮类零件参数化建模

3.4参数化建模子系统开发实现过程

3.4.1环境变量设置

3.4.2菜单文件编辑

3.4.3用户界面设计

3.5本章小结

第四章 动力学分析子系统

4.1引言

4.2动力学分析子系统开发方法

4.2.1有限元模型自动更新方法

4.2.2动力学分析过程参数化方法

4.3动力学分析子系统开发关键技术

4.3.1有限元模型建立

4.3.2线性静力学分析模块

4.3.3模态分析模块

4.3.4瞬态分析模块

4.3.5频响分析模块

4.4动力学分析子系统开发实现过程

4.4.1环境变量设置

4.4.2菜单文件编辑

4.4.3用户界面设计

4.5本章小结

第五章 优化设计子系统

5.1引言

5.2优化设计子系统开发方法

5.3优化设计子系统关键技术

5.3.1构建优化设计数学模型

5.3.2确定优化设计程序运算终止条件

5.4优化设计子系统开发实现过程

5.4.1环境变量设置

5.4.2菜单文件编辑

5.4.3用户界面设计

5.5本章小结

第六章 系统测试与应用

6.1引言

6.2系统应用

6.3系统测试

6.3.1测试原则

6.3.2测试内容

6.3.3测试方法

6.3.4测试步骤

6.3.5测试结论

6.4本章小结

第七章 工作总结

7.1工作总结

7.2主要结论

7.3进一步工作展望

参考文献

致谢

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