基于異形封頭（平蓋加筋結(jié)構(gòu)）參數(shù)化建模與優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究.pdf

1、本文以某加熱器異形封頭(平蓋加筋結(jié)構(gòu))為背景，在查閱國(guó)內(nèi)外大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過對(duì)各種參數(shù)化建模和優(yōu)化技術(shù)方法的探索和研究，提出了直接在有限元平臺(tái)上利用APDL語言進(jìn)行三維參數(shù)化建模，在實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)參數(shù)化、分網(wǎng)參數(shù)化、載荷參數(shù)化及材料屬性參數(shù)化的基礎(chǔ)上，對(duì)異形封頭結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 本文的主要工作如下：(1)查閱了大量的國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，針對(duì)目前異形封頭結(jié)構(gòu)研究大多集中在單一的強(qiáng)度分析及結(jié)構(gòu)改進(jìn)后強(qiáng)度分析的狀況，提出在CAE環(huán)境下

2、通過參數(shù)化建模進(jìn)而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。(2)建立異形封頭結(jié)構(gòu)的三維幾何實(shí)體模型及其有限元模型，在機(jī)械載荷的作用下進(jìn)行應(yīng)力分析和評(píng)定，然后與溫度場(chǎng)耦合進(jìn)行熱-結(jié)構(gòu)應(yīng)力耦合分析，研究了機(jī)械載荷和溫度對(duì)封頭強(qiáng)度的影響。(3)研究了在通用CAE軟件(ANSYS)環(huán)境下快速實(shí)施結(jié)構(gòu)實(shí)體幾何和有限元參數(shù)化建模的方法和技術(shù)途徑，利用APDL語言建立了異形封頭的三維實(shí)體的參數(shù)化幾何和有限元模型，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格參數(shù)化、載荷及材料屬性參數(shù)化等。(4)運(yùn)用壓力容器分

3、析設(shè)計(jì)理論，對(duì)異形封頭結(jié)構(gòu)不同危險(xiǎn)位置的應(yīng)力進(jìn)行分類，在合理確定目標(biāo)函數(shù)、設(shè)計(jì)變量和狀態(tài)變量、優(yōu)化策略基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化。(5)利用優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)參數(shù)建立了優(yōu)化后異形封頭結(jié)構(gòu)的三維幾何實(shí)體模型和有限元模型，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了強(qiáng)度分析，并與優(yōu)化前結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行了對(duì)比。(6)借助APDL語言進(jìn)行二次開發(fā)編程，編制了參數(shù)化建模界面、施加載荷界面、查看計(jì)算結(jié)果界面，繪制關(guān)鍵路徑線性化應(yīng)力分布曲線界面，加速了定制產(chǎn)品的研制和開發(fā)。 本文是在運(yùn)用壓力容

4、器分析設(shè)計(jì)應(yīng)力分類方法的基礎(chǔ)上，充分利用了大型CAE軟件的參數(shù)化建模、優(yōu)化設(shè)計(jì)和二次開發(fā)能力，提出了一套基于異形封頭結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模和優(yōu)化技術(shù)路徑。該方法及其實(shí)現(xiàn)途徑對(duì)于承壓設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)的研究和設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義，對(duì)于定制產(chǎn)品可以通過二次開發(fā)編程實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模界面化，計(jì)算結(jié)果查詢界面化，極大地方便了不具備有限元知識(shí)或不熟悉有限元軟件的壓力容器設(shè)計(jì)師進(jìn)行結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度模擬分析。顯而易見，開發(fā)針對(duì)用戶需要的定制產(chǎn)品的分析設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用價(jià)