基于虚拟样机的液压泵寿命试验(2)

3  实施方案的三个阶段

1）建模阶段

在建模工作开展之前，需要先明确液压泵的结构参数和工况参数，这是整个建模工作的基础。

虚拟样机需涵盖以下几个领域模型：

①基于结构参数建立的三维CAD模型。主要描述液压泵的装配结构，外形尺寸，材料重量。目前常用的三维造型软件有Solid Works，CATIA，UG，Pro /E等，本案例使用UG软件建立三维模型；

②运动学/动力学模型。基于三维CAD模型建立，在确定工况条件后，描述液压泵运动组件的运动学、动力学特征，常用ADAMS软件实现；

③有限元分析模型。以三维CAD 模型为基础，在明确工况参数，以及部件的受力特性之后，可以描述结构件微元的受力和变形特性。通常使用的有限元分析软件有ANSYS，NASTＲAN，FEPG等，本案例使用ANSYS建立有限元分析模型；

④流固耦合模型。液压泵存在典型的流体-固体耦合现象，机械部件运动会引起流场特性变化，反之，流场压力分布也与结构件的受力特性密切相关。此处使用COMSOL建立流固耦合模型；

⑤液压学科模型。根据液压泵的结构和工况参数建立，主要用来描述液压柱塞泵的压力、流量等液压特性。常用的有AMESim，HyPneu，EASYS软件实现，此处使用AMESim软件建立液压学科模型。

2）仿真分析阶段

基于建模阶段的多个模型，完成液压柱塞泵的多领域联合仿真，结果用于疲劳分析和性能分析。其中，液压学科模型仿真分析，除输出液压特性之外，还输出斜盘运动特性、柱塞受力特性，通过 AMESim/ADAMS软件接口，这些运动/受力特性数据可作为运动学/动力学分析的输入。流固耦合模型分析结构件的受力特性，可以用于疲劳分析。基于有限元分析模型，可以生成关键部件特性，与运动学/动力学模型联合仿真，得到关键部件的微元受力特性。

3）模型封装阶段

多领域仿真涉及多种软件间的交互，由此带来了复杂的数据和流程管理问题。流程管理包括调用流程、修改流程、驱动仿真流程等。

数据管理包括模型交互数据、结果调用、显示、后处理等。

---

注：转载请与作者联系授权，作者：广州市新欧机械有限公司黄志坚教授，020-82333916