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，在查閱國內(nèi)外大量文獻的基礎(chǔ)上，經(jīng)過對各種參數(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上利用APDL語言進行三維參數(shù)化建模，在實現(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，對異形封頭結(jié)構(gòu)參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計。 本文的主要工作如下：(1)查閱了大量的國內(nèi)外相關(guān)文獻，針對目前異形封頭結(jié)構(gòu)研究大多集中在單一的強度分析及結(jié)構(gòu)改進后強度分析的狀況，提出在CAE環(huán)境下

2、通過參數(shù)化建模進而實現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。(2)建立異形封頭結(jié)構(gòu)的三維幾何實體模型及其有限元模型，在機械載荷的作用下進行應(yīng)力分析和評定，然后與溫度場耦合進行熱-結(jié)構(gòu)應(yīng)力耦合分析，研究了機械載荷和溫度對封頭強度的影響。(3)研究了在通用CAE軟件(ANSYS)環(huán)境下快速實施結(jié)構(gòu)實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體的參數(shù)化幾何和有限元模型，實現(xiàn)網(wǎng)格參數(shù)化、載荷及材料屬性參數(shù)化等。(4)運用壓力容器分

3、析設(shè)計理論，對異形封頭結(jié)構(gòu)不同危險位置的應(yīng)力進行分類，在合理確定目標(biāo)函數(shù)、設(shè)計變量和狀態(tài)變量、優(yōu)化策略基礎(chǔ)上進行優(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)的三維幾何實體模型和有限元模型，對其結(jié)構(gòu)進行了強度分析，并與優(yōu)化前結(jié)構(gòu)強度進行了對比。(6)借助APDL語言進行二次開發(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)。 本文是在運用壓力容

4、器分析設(shè)計應(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。該方法及其實現(xiàn)途徑對于承壓設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計的研究和設(shè)計具有指導(dǎo)意義，對于定制產(chǎn)品可以通過二次開發(fā)編程實現(xiàn)參數(shù)化建模界面化，計算結(jié)果查詢界面化，極大地方便了不具備有限元知識或不熟悉有限元軟件的壓力容器設(shè)計師進行結(jié)構(gòu)的強度模擬分析。顯而易見，開發(fā)針對用戶需要的定制產(chǎn)品的分析設(shè)計系統(tǒng)具有現(xiàn)實的應(yīng)用價