螺管式電磁鐵體積優(yōu)化設(shè)計(jì)
螺管式電磁鐵是電磁鐵中應(yīng)用最廣、產(chǎn)量最大的一種。雖然它的工作原理比較簡(jiǎn)單,但是由于電磁系統(tǒng)磁場(chǎng)與溫度場(chǎng)分布不均勻以及磁性材料具有非線性等原因,它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和吸力計(jì)算較為復(fù)雜。在產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中,AUTOCAD軟件作為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件被廣泛的應(yīng)用于產(chǎn)品圖紙的繪制。實(shí)現(xiàn)CAD系統(tǒng)與其他設(shè)計(jì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換對(duì)工程設(shè)計(jì)具有重要的意義。 針對(duì)螺管式電磁鐵體積優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)與CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換問題,通過對(duì)AUTOCAD軟件的數(shù)據(jù)接口文件DXF的研究,設(shè)計(jì)了DXF文件解析程序,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)DXF文件中電磁鐵結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù)的提取。 針對(duì)螺管式電磁鐵體積優(yōu)化設(shè)計(jì)問題,將電磁鐵體積作為目標(biāo)函數(shù),通過對(duì)電磁吸力、磁感應(yīng)強(qiáng)度等公式的推導(dǎo),建立關(guān)于體積優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型,將電磁鐵體積優(yōu)化設(shè)計(jì)的任務(wù)歸結(jié)為在約束條件下尋找僅與兩個(gè)變量有關(guān)的目標(biāo)函數(shù)的最小值。由于目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)的形式比較復(fù)雜以及對(duì)解的精確程度要求較高,所以采用數(shù)學(xué)優(yōu)化方法中的網(wǎng)格搜索法對(duì)電磁鐵的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行優(yōu)化,使優(yōu)化后的電磁鐵結(jié)構(gòu)尺寸既滿足技術(shù)要求,又符合體積最小的優(yōu)化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。 針對(duì)電磁鐵優(yōu)化設(shè)計(jì)的吸力校核問題,采用有限元法。利用有限元分析軟件ANSYS的二次開發(fā)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了有限元的參數(shù)化分析。通過ANSYS的二次開發(fā)語(yǔ)言APDL編寫針對(duì)螺管式電磁鐵吸力計(jì)算的命令流文件,通過VC++創(chuàng)建進(jìn)程調(diào)用ANSYS計(jì)算程序并將計(jì)算參數(shù)和命令流文件導(dǎo)入計(jì)算程序的方式設(shè)計(jì)了電磁鐵吸力校核程序。 針對(duì)電磁鐵設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)管理問題,采用了ACCESS數(shù)據(jù)庫(kù),利用數(shù)據(jù)庫(kù)訪問技術(shù)ADO實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容的添加、修改、刪除、查詢等功能,使電磁鐵設(shè)計(jì)中的相關(guān)數(shù)據(jù)得到有效的管理。 給出了螺管式電磁鐵體積優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)在電磁鐵設(shè)計(jì)中的實(shí)際應(yīng)用。通過實(shí)例驗(yàn)證,該設(shè)計(jì)系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的提取DXF文件的電磁鐵結(jié)構(gòu)尺寸數(shù)據(jù),并實(shí)現(xiàn)了電磁鐵體積最小的優(yōu)化處理和吸力校核計(jì)算結(jié)果的高精確度。