盾构刀具自动设计系统

摘要

一种盾构刀具自动设计系统，该系统基于Visual Basic 6.0对SolidWorks 2010进行二次开发，实现参数化建模，并调用ANSYS Workbench 10.0进行自动分析与优化。系统包括：用户输入模块、基本功能模块、性能分析模块、优化设计模块、刀具成本计算模块和历史数据管理模块。用户输入刀具类型、地质参数、技术要求和刀具制造工艺要求，系统结合刀具地质适应性设计理论，对盾构刀具进行构型设计、有限元分析和结构优化设计，最终获得目标刀具的优化三维设计结果和二维工程图，并自动计算生产该刀具所需成本，系统自动存储用户输入数据、对应的设计模型、工程图以及生产成本数据。利用本发明实现了盾构刀具快速设计与生产成本计算，提高设计效率和设计可靠性，缩短刀具研发周期。

主权项

一种盾构刀具自动设计系统，其特征在于该系统包括：(1)用户输入模块，用户输入地质参数、技术要求和制造工艺要求，其中地质参数包括：岩石抗压强度、抗拉强度、密度、弹性模量、体积模量、剪切模量、凝聚力、内摩擦角、膨胀角，软土单轴抗压强度、粘聚力、内摩擦角、水平侧压力系数；技术要求包括：刀具切削速度、刀具切削半径、刀具贯入度、刀具使用寿命；制造工艺要求包括：材料、加工精度、热处理、表面处理；(2)基本功能模块，系统结合刀具地质适应性设计理论，确定盾构刀具的关键尺寸参数，实现对目标刀具进行基本构型设计，通过参数化建模，生成目标刀具三维模型图，输出刀具工程图；(3)性能分析模块，系统对目标刀具进行有限元受力分析，获得目标刀具应力分布和变形分布结果；(4)优化设计模块，用户指定设计变量和优化目标，系统对目标刀具进行结构参数优化分析，并根据优化后的结构参数修改目标刀具三维模型图并更新刀具工程图；(5)刀具成本计算模块，根据生成目标刀具的三维数据和制造工艺要求，计算生产该刀具所需的成本；(6)历史数据管理模块，系统自动存储用户输入的数据、对应的目标刀具三维设计结果、工程图和生产成本数据，用户也可以从该模块调用历史数据。