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摘要：利用ANSYS软件中自带的二次开发工具APDL语言，结合通用编程工具VB，开发出了板翅式换热器单元封头的应力强度计算程序。经分析论证，该程序具有较高的使用价值。
关键字：VB；ANSYS；APDL；板翅式换热器
The application of secondary development of ANSYS based on VB of strength calculation on plat-in heat exchanger’s header
Abstract: uses APDL language from ANSYS which have secondary development tools, combines with the global programmer’s tool of VB, develops the program of strength calculation on plate-fin heat exchanger unit’s header. After analysis and demonstration, the program has higher use value.
Key words: VB; ANSYS; APDL; plate-fin heat exchanger
中圖分类号：U464文献标识码： A
前言
板翅式换热器是一种紧凑、高效的换热器，在工业上有广泛的应用，特别是在空分装置里发挥了不可替代的作用。但作为板翅式换热器的重要承压部件半圆形封头，目前尚缺乏统一的标准和规范进行检验，给换热器的安全检验工作带来了困难，同时，随着换热器设计压力越来越高，封头强度的校核变得更加重要起来，传统的计算是根据GB150中筒体开孔补强的面积补强法计算，但缺点是结构特殊的封头不能计算，而换热器上的封头很多是不规则的，所以往往需要利用ANSYS做局部应力分析。
ANSYS软件作为大型通用性极强的有限元分析软件，具备强大的前处理及后处理功能，并为使用者提供了二次开发技术，在封头的校核中已应用多年，但是换热器封头种类多样，每种封头又存在尺寸不一致的情况，若分别建立模型分析强度未免过于繁琐，如果能够将其参数化，则工作效率将大大提高。
本程序的开发与应用基于ANSYS有限元分析软件而进行的，利用其自带的二次开发利器APDL语言实现对模型的参数化控制，通过对APDL代码的编写，实现了模型在ANSYS空间中以设计人员所定义的规则进行自动建模，划分网格，加载计算，提取结果图片供显示，所有参数通过VB的可视化界面进行输入，计算过程后台进行，设计人员只需要在可视化界面中进行相应参数输入，便可在短时间内获得所需的最终结果。
程序的基本原理
本程序是应用VB可视化编程语言，建立一个常见几种板翅式换热器封头的结构模型参数输入界面，参数输入完成后，VB将其写成ANSYS可以读取的APDL代码，再调用ANSYS进行计算，最后根据用户的需要进行云图显示及路径提取等后处理，如图1所示[1][2]：
图1 程序原理图
程序的参数输入如图2所示：
图2参数的输入
程序对封头强度计算的实现过程
3.1 APDL代码的编写
首先对封头的材料进行定义，如弹性模量，泊松比等。本文以半圆形筒体上面开孔并焊接接管的一种模型为例简要介绍其过程，由于模型是对称结构，所以只需要建立1/2模型就够了。模型建立以后，对其网格尺寸进行定义，然后划分网格，定义边界条件，加载并计算。
代码编写的大致过程就如前所述，但具体到每一步却需要精确化，如建立模型中，删除多余的体需要进行参数化选择，再如加载内压面，也需要进行参数化选择，所有参数化是整个程序的核心及难点部分[3][4]。
3.2生成ANSYS调用文件
当用户输入如图2所示数据的时候，在VB中可以使用如下语句生成文件：
Open "c:apdljisuan.txt" For Output As #1"
接下来进行文件的读写，用户输入的参数通过以下语句实现存储：
Print #1, "*set,D1,"; Text1.Text"
Print #1, "*set,t1,"; Text2.Text"
…
3.3 VB实现对ANSYS的调用
整个程序的关键部分就是实现VB对ANSYS的调用，在VB中使用函数Shell可完成，代码如下
Dim aa As Double
aa = Shell("C:Program FilesANSYS Incv140ansysinintelansys140.exe -b -p struct -i c:apdljisuan.txt -dir E:VBandANSYS -o E:VBandANSYSjisuan.txt")
3.4结果查看
封头强度计算都是后台运行的，可以通过Timer控件查看是否计算完毕
If Dir("E:VBandANSYSfile.err") <> "" Then
MsgBox ("计算完毕！")
Timer1.Enabled = False
当计算完成后，一般需要查看应力云图，如图3：
图3应力云图显示
必要时还可以查看路径分析结果，如图4所示：
图4路径分析结果
结束语
本程序基于VB，通过Shell函数调用ANSYS后台运行计算，得到板翅式换热器封头在一定的内压作用下的应力分布云图，以及根据需要在危险截面提取的线性化路径结果，为设计人员强度计算节省了时间和费用，具有一定的实用价值，同时，空分中相关的管道、塔器、分子筛等压力容器都可以通过此思路进行二次开发，为空分中压力容器的强度计算提供帮助。
参考文献：
[1] 骆鸣.浅谈VB在ANSYS二次开发中的应用[J].天津职业院校联合学报.2006年9月第8卷第5期
[2] 袁丽军，杜群贵.基于ANSYS二次开发的注射模模架参数化有限元分析[J].模具工业2012年第38卷第3期
[3] 陈庆章.Visual Basic程序设计基础[M].浙江科学技术出版社,2007.102-193
[4] 余伟炜，高炳军.ANSYS在机械与化工装备中的应用[M].中国水利水电出版社，2006.366-377
关键字：VB；ANSYS；APDL；板翅式换热器
The application of secondary development of ANSYS based on VB of strength calculation on plat-in heat exchanger’s header
Abstract: uses APDL language from ANSYS which have secondary development tools, combines with the global programmer’s tool of VB, develops the program of strength calculation on plate-fin heat exchanger unit’s header. After analysis and demonstration, the program has higher use value.
Key words: VB; ANSYS; APDL; plate-fin heat exchanger
中圖分类号：U464文献标识码： A
前言
板翅式换热器是一种紧凑、高效的换热器，在工业上有广泛的应用，特别是在空分装置里发挥了不可替代的作用。但作为板翅式换热器的重要承压部件半圆形封头，目前尚缺乏统一的标准和规范进行检验，给换热器的安全检验工作带来了困难，同时，随着换热器设计压力越来越高，封头强度的校核变得更加重要起来，传统的计算是根据GB150中筒体开孔补强的面积补强法计算，但缺点是结构特殊的封头不能计算，而换热器上的封头很多是不规则的，所以往往需要利用ANSYS做局部应力分析。
ANSYS软件作为大型通用性极强的有限元分析软件，具备强大的前处理及后处理功能，并为使用者提供了二次开发技术，在封头的校核中已应用多年，但是换热器封头种类多样，每种封头又存在尺寸不一致的情况，若分别建立模型分析强度未免过于繁琐，如果能够将其参数化，则工作效率将大大提高。
本程序的开发与应用基于ANSYS有限元分析软件而进行的，利用其自带的二次开发利器APDL语言实现对模型的参数化控制，通过对APDL代码的编写，实现了模型在ANSYS空间中以设计人员所定义的规则进行自动建模，划分网格，加载计算，提取结果图片供显示，所有参数通过VB的可视化界面进行输入，计算过程后台进行，设计人员只需要在可视化界面中进行相应参数输入，便可在短时间内获得所需的最终结果。
程序的基本原理
本程序是应用VB可视化编程语言，建立一个常见几种板翅式换热器封头的结构模型参数输入界面，参数输入完成后，VB将其写成ANSYS可以读取的APDL代码，再调用ANSYS进行计算，最后根据用户的需要进行云图显示及路径提取等后处理，如图1所示[1][2]：
图1 程序原理图
程序的参数输入如图2所示：
图2参数的输入
程序对封头强度计算的实现过程
3.1 APDL代码的编写
首先对封头的材料进行定义，如弹性模量，泊松比等。本文以半圆形筒体上面开孔并焊接接管的一种模型为例简要介绍其过程，由于模型是对称结构，所以只需要建立1/2模型就够了。模型建立以后，对其网格尺寸进行定义，然后划分网格，定义边界条件，加载并计算。
代码编写的大致过程就如前所述，但具体到每一步却需要精确化，如建立模型中，删除多余的体需要进行参数化选择，再如加载内压面，也需要进行参数化选择，所有参数化是整个程序的核心及难点部分[3][4]。
3.2生成ANSYS调用文件
当用户输入如图2所示数据的时候，在VB中可以使用如下语句生成文件：
Open "c:apdljisuan.txt" For Output As #1"
接下来进行文件的读写，用户输入的参数通过以下语句实现存储：
Print #1, "*set,D1,"; Text1.Text"
Print #1, "*set,t1,"; Text2.Text"
…
3.3 VB实现对ANSYS的调用
整个程序的关键部分就是实现VB对ANSYS的调用，在VB中使用函数Shell可完成，代码如下
Dim aa As Double
aa = Shell("C:Program FilesANSYS Incv140ansysinintelansys140.exe -b -p struct -i c:apdljisuan.txt -dir E:VBandANSYS -o E:VBandANSYSjisuan.txt")
3.4结果查看
封头强度计算都是后台运行的，可以通过Timer控件查看是否计算完毕
If Dir("E:VBandANSYSfile.err") <> "" Then
MsgBox ("计算完毕！")
Timer1.Enabled = False
当计算完成后，一般需要查看应力云图，如图3：
图3应力云图显示
必要时还可以查看路径分析结果，如图4所示：
图4路径分析结果
结束语
本程序基于VB，通过Shell函数调用ANSYS后台运行计算，得到板翅式换热器封头在一定的内压作用下的应力分布云图，以及根据需要在危险截面提取的线性化路径结果，为设计人员强度计算节省了时间和费用，具有一定的实用价值，同时，空分中相关的管道、塔器、分子筛等压力容器都可以通过此思路进行二次开发，为空分中压力容器的强度计算提供帮助。
参考文献：
[1] 骆鸣.浅谈VB在ANSYS二次开发中的应用[J].天津职业院校联合学报.2006年9月第8卷第5期
[2] 袁丽军，杜群贵.基于ANSYS二次开发的注射模模架参数化有限元分析[J].模具工业2012年第38卷第3期
[3] 陈庆章.Visual Basic程序设计基础[M].浙江科学技术出版社,2007.102-193
[4] 余伟炜，高炳军.ANSYS在机械与化工装备中的应用[M].中国水利水电出版社，2006.366-377