基于CATIA二次开发的月牙肋钢岔管辅助设计系统开发与应用

3 软件介绍

　　3.1 整体框架

　　最终确定的程序方案是在Microsoft Windows 7操作系统下，利用Visual Basic6.0程序开发语言和CATIA V5 R17平台，开发出的水电站月牙钢岔管计算机辅助设计可视化系统，该程序的运行框架如图2所示。

图2 程序流程

　　软件拥有美观、简便的基于Windows操作系统的交互式界面，程序实现了对月牙肋岔管的快速自动建模和网格剖分，以及一键转换生成能被ANSYS直接读入的节点信息文件，并且能够在ANSYS中直接进行有限元计算。文件均以*.dat的形式保存。

　　3.2 界面设计

　　本程序包括登陆界面，主界面和参数输入界面3个界面。登陆窗口是在未授权的计算机打开该程序时出现，一旦计算机经过授权后，则程序每次启动直接进入主界面。主界面是参数输入界面的入口，本次程序只设计了一个过渡管节的Y形的月牙肋钢岔管模块。参数输入界面包含菜单栏、选项卡。菜单栏包括参数检验，CATIA成图，一键转换等功能。选项卡则包括岔管几何体形参数，网格剖分参数和荷载以及材料参数输入界面。

　　3.3 网格剖分

　　网格剖分顺序为：直管段-过渡管段一锥管段一肋板一闷头。网格剖分几个控制参数分别为：GlobalSize（全局尺寸）、tolerance（容差）、Constraint sag（控制垂度）。

　　本程序使用CATIA的surface mesh网格划分方式，该方式将默认尽量保证网格为正方形，所以对于管壳，只要指定相应管段的环向份数即可。岔管腰线转折角比较小，相邻管节管径变化不大，为了保证网格的均匀，过渡平顺，主（支）管各管段建议采用相同的剖分份数，再根据设置好的环向份数推算出相应管节的网格全局尺寸大小，即GlobalSize=2×π×Ri/Nr，其中，Ri为管段进口半径。肋板的形状不太规则，且由于共节点问题，肋板网格的全局尺寸要受支锥网格大小影响，故肋板的网格全局尺寸Globalsize（肋板）=GlobalSize（支锥）xa，其中，a(0～1)为肋板网格大小率，推荐取值0.6～0.8。闷头是与直管段连接的半球面，故闷头网格全局尺寸要和相应直管段的网格全局尺寸相等。每次划分网格需要设置好相应的tolerance（容差）和Constraint sag（控制垂度），推荐tolerance=GlobalSize/5，Constraint sag=GlobalSize/10。