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阀门在国民经济各个部门中有着广泛的应用,是各种流体装置中不可缺少的控制设备。随着经济的不断发展,市场对阀门产品的质量、更新速度和设计周期都提出了更高的要求。利用计算机技术,尤其是CAD和CAE技术,对阀门设计进行改进,可显著提升阀门设计效率,提高设计产品性能。 浮动球阀是阀门种类的一种,具有结构简单、密封性好、操作简便等优点,是流程工业中使用最为广泛的阀门之一,本文以浮动球阀为例开发了一套集合CAD和CAE技术的阀门设计系统,在实现阀门产品数字化的同时,对其密封性能进行分析和评价,提高了设计阀门的质量。 系统以Visual Basic作为编程语言,Access作为数据库管理软件,对Microsoft Word、AutoCAD、Solidworks、ANSYS等软件进行二次开发,完成浮动球阀从设计、分析到输出的全部工作。系统会根据人机交互界面中用户所输入或选择的设计要求和材料,根据相关标准完成浮动球阀各个零部件的设计工作。期间,系统与Access数据库不断进行数据交流,完成标准的读取和设汁值的存储。设计完成后,系统将设计数据以APDL语言的形式导入ANSYS中,对浮动球阀进行密封接触分析,得到其密封比压,完成密封性能评价,并利用多孔介质理论预测所设计阀门的泄漏率,为后续的生产实践提供指导。最后通过与Microsoft Word、AutoCAD和Solidworks软件的对接,系统自动输出浮动球阀设计说明书、二维和三维图纸,提高阀门设计的效率。 为验证该浮动球阀CAD/CAE集成系统中泄漏率预测数值是否准确,建立浮动球阀泄漏率检测装置,利用氦质谱仪对实验球阀进行不同操作压力下的检漏实验。同时,用系统完成同等材料、尺寸、压力下浮动球阀泄漏率的预测。通过比较实验值和模拟值,证实该系统的有效性。