螺管式電磁鐵體積優(yōu)化設計
螺管式電磁鐵是電磁鐵中應用最廣、產(chǎn)量最大的一種。雖然它的工作原理比較簡單,但是由于電磁系統(tǒng)磁場與溫度場分布不均勻以及磁性材料具有非線性等原因,它的結構設計和吸力計算較為復雜。在產(chǎn)品的結構設計過程中,AUTOCAD軟件作為計算機輔助設計軟件被廣泛的應用于產(chǎn)品圖紙的繪制。實現(xiàn)CAD系統(tǒng)與其他設計系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換對工程設計具有重要的意義。 針對螺管式電磁鐵體積優(yōu)化設計系統(tǒng)與CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換問題,通過對AUTOCAD軟件的數(shù)據(jù)接口文件DXF的研究,設計了DXF文件解析程序,從而實現(xiàn)了對DXF文件中電磁鐵結構尺寸數(shù)據(jù)的提取。 針對螺管式電磁鐵體積優(yōu)化設計問題,將電磁鐵體積作為目標函數(shù),通過對電磁吸力、磁感應強度等公式的推導,建立關于體積優(yōu)化設計的數(shù)學模型,將電磁鐵體積優(yōu)化設計的任務歸結為在約束條件下尋找僅與兩個變量有關的目標函數(shù)的最小值。由于目標函數(shù)和約束函數(shù)的形式比較復雜以及對解的精確程度要求較高,所以采用數(shù)學優(yōu)化方法中的網(wǎng)格搜索法對電磁鐵的結構尺寸進行優(yōu)化,使優(yōu)化后的電磁鐵結構尺寸既滿足技術要求,又符合體積最小的優(yōu)化設計準則。 針對電磁鐵優(yōu)化設計的吸力校核問題,采用有限元法。利用有限元分析軟件ANSYS的二次開發(fā)技術,實現(xiàn)了有限元的參數(shù)化分析。通過ANSYS的二次開發(fā)語言APDL編寫針對螺管式電磁鐵吸力計算的命令流文件,通過VC++創(chuàng)建進程調用ANSYS計算程序并將計算參數(shù)和命令流文件導入計算程序的方式設計了電磁鐵吸力校核程序。 針對電磁鐵設計的數(shù)據(jù)管理問題,采用了ACCESS數(shù)據(jù)庫,利用數(shù)據(jù)庫訪問技術ADO實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)庫內(nèi)容的添加、修改、刪除、查詢等功能,使電磁鐵設計中的相關數(shù)據(jù)得到有效的管理。 給出了螺管式電磁鐵體積優(yōu)化設計系統(tǒng)在電磁鐵設計中的實際應用。通過實例驗證,該設計系統(tǒng)能夠準確的提取DXF文件的電磁鐵結構尺寸數(shù)據(jù),并實現(xiàn)了電磁鐵體積最小的優(yōu)化處理和吸力校核計算結果的高精確度。