[发明专利]一种直通式电磁阀一体化设计方法

摘要

本发明提供一种直通式电磁阀一体化设计方法，为了解决传统电磁阀设计过程效率低，且模型修改困难、耗时的问题；本发明通过应用不同的工具软件将变量参数化设计、三维数字化模型生成、流阻仿真、响应性能仿真、结构强度仿真、温升仿真集成起来以简化设计过程；并提炼出直通式电磁阀数字化设计流程，提出了迭代设计过程的流程化方法，分析规划直通式电磁阀设计过程中CAD几何、CAE分析交互变量，提出了参数拓扑关联方法并成功进行了软件实现。在直通式电磁阀设计过程中嵌入数值仿真环境，提升了直通式电磁阀设计的标准化程度和设计水平。

主权项

1.一种直通式电磁阀一体化设计方法，其特征在于,包括以下步骤：1)通过统一变量参数化设计得到阀口通径、工作行程、电磁线圈窗口尺寸、磁路结构尺寸；2)通过步骤1)所得到的结果生成三维模型：利用Pro/TOOLKIT异步二次开发技术将步骤1)所得到的结果与proE参数化模型中的对应参数关联，驱动proE根据步骤1)所得到的结果生成三维结构模型，并从所生成的三维结构模型中提取出流道模型；3)流阻计算3.1)利用Journal技术驱动Gambit软件自动加载步骤2)所生成的流道模型，并完成流道模型的网格划分，从而得到了流道的网格模型；3.2)利用Journal技术驱动Fluent软件自动加载步骤3.1)所生成的网格模型，并将用户输入的边界条件加载到网格模型的对应节点上，所述边界条件包括流道入口质量流量及流道出口介质压力；3.3)利用Journal技术驱动Fluent软件对步骤3.2)加载了边界条件的网格模型进行计算，得出流道内的压力分布、速度分布，利用Journal技术从压力分布结果自动提取流道流阻；利用Journal技术从压力分布、速度分布结果中分别得到流道的主截面上的压力分布云图及速度分布云图；利用Journal技术从速度分布结果中分别得到流道壁面上的对流换热系数；4)响应性能计算4.1)利用VBA二次开发技术，根据步骤1)所得到磁路结构尺寸，驱动MagNet生成二维磁路仿真模型，并将用户输入的磁场分析条件及磁路各组成部分的材料属性加载到磁路仿真模型，所述磁场分析条件包括弹簧力、介质力、碟簧力及摩擦力；4.2)利用VBA二次开发技术，根据用户选取的驱动电路驱动MagNet自动加载内置的相应电路模型；并根据用户输入的电气元件参数完成MagNet内置的电路模型的参数配置；4.3)利用VBA二次开发技术，根据用户设置的工况条件、步骤4.2)所获得的电路模型及步骤4.1)获得的二维磁路仿真模型，驱动MagNet进行瞬态磁场仿真分析，以获取表征电磁阀响应性能的电流曲线、电压曲线及不同时刻的磁场云图；5)结构强度计算5.1)利用Python脚本技术驱动ABAQUS软件自动加载步骤2)所生成的三维结构模型，根据强度计算的需要，对三维结构模型进行网格划分，从而得到了用于强度计算的三维结构的网格模型；5.2)利用Python脚本技术驱动ABAQUS软件自动加载步骤5.1)所生成的三维结构网格模型，并将用户输入的边界条件加载到网格模型的对应节点上，所述边界条件包括三维结构的材料属性、施加载荷、约束类型和约束位置；5.3)利用Python脚本技术驱动ABAQUS软件对步骤5.2)加载了边界条件的网格模型进行计算，得出三维结构内的应力及应变分布，利用Python脚本技术从应力及应变分布结果自动提取最大应力和应变；利用Python脚本技术从应力及应变分布结果中分别得到三维结构主截面上的应力及应变分布云图；6)温升计算6.1)利用Python脚本技术驱动ABAQUS软件自动加载步骤2)所生成的三维结构模型，根据温度场计算的需要，对三维结构模型进行网格划分，从而得到了用于温度场计算的三维结构的网格模型；6.2)利用Python脚本技术驱动ABAQUS软件自动加载步骤6.1)所生成的三维结构网格模型，并将用户输入的边界条件及步骤3.3)获得的对流换热系数加载到网格模型的对应节点上，所述边界条件包括三维结构的材料导热系数、热容及线圈的发热功率；6.3)利用Python脚本技术驱动ABAQUS软件对步骤6.2)加载了边界条件的网格模型进行瞬态分析计算，得出三维结构内的瞬时温度分布，利用Python脚本技术从瞬时温度分布结果中自动提取线圈的温升变化曲线；利用Python脚本技术从瞬时温度分布结果中分别得到不同时刻三维结构主截面上的温度分布云图。