摩托車液壓盤式制動器鉗體的有限元分析系統(tǒng)的研究

謝樹泳 李曉輝 鐘紹華

摘 要：將VC++的界面封裝功能和ANSYS軟件的二次開發(fā)功能結(jié)合起來，開發(fā)了液壓盤式制動器鉗體的有限元分析系統(tǒng)。用戶將參數(shù)通過界面輸入，形成摩托車液壓盤式制動器鉗體APDL文件，ANSYS軟件在VC++的調(diào)用下對APDL文件進(jìn)行計(jì)算分析，這極大的降低了摩托車液壓盤式制動鉗體的設(shè)計(jì)與分析的工作量。

關(guān)鍵詞：摩托車液壓盤式制動鉗體;VC++;ANSYS二次開發(fā)

車輛制動器在車輛安全性中扮演者重要的角色，而制動器鉗體作為制動器的主要部件，對它進(jìn)行研究，意義十分重大。ANSYS軟件是一款非常專業(yè)和操作復(fù)雜的分析軟件，想要學(xué)習(xí)、了解、掌握并進(jìn)行工程分析是件非常困難的事情，以此設(shè)計(jì)一款針對摩托車液壓盤式制動器鉗體的有限元分析系統(tǒng)對摩托車制動器設(shè)計(jì)是非常必要的。

本文借助VC++的界面設(shè)計(jì)功能和ANSYS軟件的二次開發(fā)功能針對摩托車液壓盤式制動器鉗體，設(shè)計(jì)了基于VC++的ANSYS二次開發(fā)的摩托車液壓盤式制動器鉗體的有限元分析系統(tǒng)。借助此系統(tǒng)，普通工作人員不需要針對性的積累有限元分析知識也能對摩托車液壓盤式制動器鉗體進(jìn)行有限元的分析工作，并且此系統(tǒng)可視化程度高，操作簡單，重復(fù)性強(qiáng)，極大的節(jié)省了研發(fā)制造的時間成本。

1 框架設(shè)計(jì)

此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的有兩個：第一，借助VC++的界面開發(fā)技術(shù)與ANSYS軟件的二次開發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)摩托車制動器鉗體的分析功能，第二，此系統(tǒng)的人機(jī)交互界面向?qū)В哂休^高的方便性和可視性，增強(qiáng)交互功能。此系統(tǒng)以方便，可靠，易用為原則。

此系統(tǒng)框架主要有三個功能模塊組成，首先是參數(shù)輸入模塊，用戶通過界面輸入液壓盤式制動器鉗體模型參數(shù)，VC++通過關(guān)聯(lián)變量的方法將參數(shù)數(shù)據(jù)錄入到相關(guān)變量中。第二是APDL鉗體模型文件模塊，VC++通過對象封裝能力，將摩托車的液壓盤式制動器鉗體進(jìn)行APDL命令封裝。最后是VC++對ANSYS軟件的接口封裝，本文通過函數(shù)UINT WinExec（LPCSTR lpCmdLine，UINT uCmdShow）實(shí)現(xiàn)VC++軟件和ANSYS軟件之間的接口技術(shù)，第一個參數(shù)是命令行參數(shù)，輸入ANSYS軟件的啟動路徑和APDL參數(shù)文件所在路徑，第二個參數(shù)為軟件的打開方式，其值有SW_HIDE，SW_SHOW等。摩托車液壓盤式制動器鉗體有限元分析系統(tǒng)的框架如圖1所示，圖2為此系統(tǒng)的功能流程圖。

2 實(shí)現(xiàn)方法

2.1 APDL參數(shù)化命令建模

由于鉗體模型過于復(fù)雜，本文采用從底向上的建模順序建立鉗體模型。在建模過程中用到了點(diǎn)、線、面、體的命令和相關(guān)的布爾操作命令。建立好幾何模型后需要對其進(jìn)行網(wǎng)格劃分，在此過程中要設(shè)置單元類型和材料屬性，其中設(shè)置單元類型的命令有ET，1，SOLID95，其命令是將SOLID95單元作為鉗體的單元的類型，其類型號為1，材料屬性的命令為MP，EX，200000，MP，PRXY，0.3，通過MP命令將鉗體模型設(shè)置為ZG270-500中碳鑄鋼材料，其彈性模型為200000兆帕，泊松比為0.3。

設(shè)置好單元類型和材料屬性后進(jìn)行網(wǎng)格劃分，本文采用的是LESIZE命令對鉗體模型的所有線段進(jìn)行了劃分，從而達(dá)到幾何體的離散化要求。

2.2 VC++與ANSYS軟件的接口技術(shù)

如圖3所示為此系統(tǒng)的邏輯關(guān)系圖，從圖中可以得到VC++與ANSYS的接口是整個系統(tǒng)建立的關(guān)鍵所在，VC++軟件通過接口啟動ANSYS軟件，并且調(diào)用APDL命令文件。此系統(tǒng)的具體接口命令為：

CString sdir="D：＼＼myansys＼＼ANSYS Inc＼＼v170＼＼ansys＼＼bin＼＼winx64＼＼ANSYS170.exe-p ansys -dir E：＼＼APDL -j myrect–s read-l en-us-b-i E：＼＼APDL＼＼myrect.inp-oE：＼＼APDL＼＼file.out"

：：WinExec（sdir，SW_HIDE）;

2.3 界面封裝技術(shù)

通過VC++的界面封裝功能，得到如圖4所示的界面向?qū)А?/p>

根據(jù)界面示意圖的提示在下面的控件中輸入?yún)?shù)，點(diǎn)擊“應(yīng)用”按鈕，系統(tǒng)完成ANSYS軟件的啟動和APDL文件的調(diào)用。

2.4 分析結(jié)果展示

ANSYS軟件有強(qiáng)大的后處理功能，通過具體的結(jié)果處理命令可以將計(jì)算結(jié)果以也云圖的方式展現(xiàn)出來，具體的操作命令為

將得到的云圖展現(xiàn)在界面上時，需要對對“加載云圖”按鈕進(jìn)行消息響應(yīng)，通過LoadPicture（“D：/fill00.jpge”）加載結(jié)果到界面上。結(jié)果如同圖5所示。

3 結(jié)論

經(jīng)過二次開發(fā)的摩托車液壓盤式制動器有限元分析系統(tǒng)通用性好，可靠性高，針對性強(qiáng)等特點(diǎn)。將VC++的界面封裝能力與ANSYS軟件的計(jì)算分析能力結(jié)合起來創(chuàng)建的此系統(tǒng)能將VC++和ANSYS軟件的有點(diǎn)同時發(fā)揮出來，并且極大的減少了操作人員的工作量，節(jié)省了時間。

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