自动化挖掘机动臂结构有限元分析策略研究(2)

　　人机界面是系统的最上层，实现用户与系统的交互。数据组织管理协调三维实体建模模块、动态静力分析模块、有限元建模与分析模块实现自动化动臂结构有限元分析流程及各模块分析结果的储存。三维实体建模模块利用Pro/TOOLKIT工具箱，实现参数化动臂结构实体建模。动态静力分析为有限元建模提供边界条件。有限元建模与分析模块通过Batch运行模式与数据组织管理集成，基于APDL命令流实现有限元建模、分析及结果提取、保存。有限元分析过程监控模块通过分析动态数据库中的状态数据监控有限元分析过程。结果存储库用于系统运行过程中产生的结果文件。结果查看器实现对结果存储库的查看。
　　1.3系统工作流程根据自动化动臂结构有限元分析原理，结合上述系统体系结构，针对现有方法中多个模型分析时频繁交互ANSYS与Pro/Engineer环境导致有限元分析效率低下的问题，提出如图3所示的自动化动臂结构有限元分析系统工作流程，采用三维实体建模过程与有限元分析过程分开处理的方法，达到有效提高动臂结构分析速度的目标。
　　系统获取待分析模型数据后，提取结构参数形成待创建模型参数集，同时以简单异步模式将VC++程序与Pro/Engineer环境连接，载入动臂结构模型样板。进而不断从待创建模型参数集中提取模型参数传递给Pro/Engineer环境。若成功重生成模型则提取动态静力分析所需的模型重心位置、体积参数并保存三维实体模型和参数。否则，在人机界面上给出失败提示。当待创建模型参数集为空后则关闭Pro/Engineer环境，进入有限元分析阶段：根据现有实体模型生成待分析模型参数集；不断从待分析模型参数集提取模型参数进行动态静力分析并形成结构有限元分析APDL命令流文件；以Batch模式运行ANSYS载入APDL命令流文件进行分析；若分析成功则提取、保存分析结果，清除动态数据库，执行下一个模型的分析，否则在人机界面上给出失败提示。
　　在ANSYS通过接口读取Pro/Engineer实体模型时，需要调用nmsd.exe程序，而ANSYS分析结束后，该程序不会自动关闭，导致ANSYS对下一个模型的导入因无法重新运行该程序而导入失败。因此，ANSYS分析结束后必须终止“nmsd.exe”进程。
　　2系统实例开发
　　针对具有双动臂液压缸的鹅颈式动臂的自动化结构有限元分析问题，根据自动化动臂结构有限元分析系统的体系结构及其工作流程，在VC++、Pro/Engineer及ANSYS集成环境下开发人机交互界面友好的自动化动臂结构有限元分析系统。图4为自动化动臂结构有限元分析模块的菜单，包括实体建模和有限元分析菜单，均能实现单个或多个动臂结构的实体建模和分析。图5为动臂结构有限元分析界面，满足单个分析或多个同时分析，其中动态静力分析中涉及的初始参数由“参数设置”菜单设置。图6为动臂结构参数查看器，用于查看动臂结构有限元分析结果。
　　3结论