大口徑閘閥（公稱通徑為350-1200mm）在供水和工業(yè)管道上被廣泛應(yīng)用。閥體作為閘閥主要零件之一,其結(jié)構(gòu)型式及參數(shù)對閥門總體性能有重要的影響。由于大口徑閘閥閥體受到結(jié)構(gòu)長度的限制,其容納閘板的內(nèi)腔通常為扁圓形或橢圓形的異形容器,很難用理論公式對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,結(jié)構(gòu)優(yōu)化也人多依靠工程經(jīng)驗(yàn)。因此,如何采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助工程（Computer Aided Engineering,CAE）技術(shù)對大口徑閥體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度性能進(jìn)行數(shù)值分析和優(yōu)化設(shè)計(jì),并對閥體結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠性評估,進(jìn)而為該類結(jié)構(gòu)的改進(jìn)提供依據(jù)和指導(dǎo),己成為業(yè)內(nèi)共同關(guān)注的課題。 本文以某廠大口徑閘閥閥體為主要研究對象,運(yùn)用CAE技術(shù)對其進(jìn)行靜力有限元分析,以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化和可靠性研究。研究內(nèi)容概述如下: 1.以ANSYS Workbench Environment（AWE）協(xié)同優(yōu)化分析平臺為工具,建立大口徑閘閥閥體的參數(shù)化模型,基于整體結(jié)構(gòu)設(shè)定邊界條件,按照實(shí)際工況和試驗(yàn)工況分別施加載荷,對閥體的強(qiáng)度、剛度進(jìn)行了有限元分析,研究閥體等效應(yīng)力的大小和分布狀況。 2.從安全、經(jīng)濟(jì)的角度,以閥體質(zhì)量、剛度約束條... 

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
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附表索引
第1章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 研究目的和意義
    1.3 閘閥概況
        1.3.1 閘閥的簡介
        1.3.2 閘閥的分類和特性
    1.4 國內(nèi)外研究的發(fā)展與現(xiàn)狀
        1.4.1 CAE 技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢
        1.4.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展
        1.4.3 結(jié)構(gòu)可靠性分析的研究概況
        1.4.4 國內(nèi)外閥門 CAD/CAE 技術(shù)現(xiàn)狀
    1.5 課題研究的主要內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)
        1.5.1 課題研究的主要內(nèi)容
        1.5.2 課題的創(chuàng)新點(diǎn)
第2章 大口徑閘閥閥體結(jié)構(gòu)的靜力分析
    2.1 概述
    2.2 CAE 軟件 ANSYS-Workbench 及有限元方法的簡介
        2.2.1 ANSYS-Workbench 的仿真分析環(huán)境
        2.2.2 有限元方法的基本理論
    2.3 材料的強(qiáng)度理論
        2.3.1 最大主應(yīng)力理論(第一強(qiáng)度理論)
        2.3.2 最大伸長線應(yīng)變理論(第二強(qiáng)度理論)
        2.3.3 最大切應(yīng)力理論(第三強(qiáng)度理論)
        2.3.4 形狀改變比能理論(第四強(qiáng)度理論)
    2.4 閥體受力理論分析
    2.5 閥體材料特性
    2.6 閥體參數(shù)化模型的建立
        2.6.1 閥體有限元模型的簡化原則
        2.6.2 ANSYS-Workbench 中閘閥閥體有限元模型
        2.6.3 仿真環(huán)境的設(shè)置
    2.7 有限元模型網(wǎng)格劃分
        2.7.1 有限元模型網(wǎng)格劃分的原則
        2.7.2 單元的選擇
        2.7.3 網(wǎng)格劃分后的有限元模型
    2.8 閥體邊界條件和載荷的確定
        2.8.1 約束條件的確定
        2.8.2 載荷條件的確定
    2.9 閥體的靜力有限元分析
        2.9.1 試驗(yàn)壓力下閥體的剛度有限元分析
        2.9.2 試驗(yàn)壓力下閥體的應(yīng)力有限元分析
    2.10 本章小結(jié)
第3章 大口徑閘閥閥體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
    3.1 引言
    3.2 結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)方法簡介
        3.2.1 最優(yōu)化問題的提出和基本概念
        3.2.2 最優(yōu)化問題的分類
        3.2.3 結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法
    3.3 CAE 軟件 ANSYS-Workbench 的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
        3.3.1 基于 CAE 的結(jié)構(gòu)優(yōu)化步驟和流程
        3.3.2 ANSYS-Workbench 優(yōu)化模塊求解步驟
    3.4 閥體結(jié)構(gòu)的優(yōu)化
        3.4.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇
        3.4.2 目標(biāo)函數(shù)的選擇
        3.4.3 狀態(tài)變量的選擇
        3.4.4 設(shè)計(jì)變量的選擇
        3.4.5 優(yōu)化方法的選擇
        3.4.6 設(shè)計(jì)參數(shù)對閥體最大等效應(yīng)力的影響
        3.4.7 應(yīng)力強(qiáng)度設(shè)計(jì)空間與靈敏度分析
        3.4.8 優(yōu)化結(jié)果及分析
    3.5 改進(jìn)意見
    3.6 本章小結(jié)
第4章 隨機(jī)有限元的結(jié)構(gòu)可靠性分析方法簡介
    4.1 引言
    4.2 結(jié)構(gòu)可靠性
        4.2.1 結(jié)構(gòu)可靠性的基本概念
        4.2.2 結(jié)構(gòu)可靠性的分析原理
    4.3 結(jié)構(gòu)可靠性的分析方法
        4.3.1 干涉面積法
        4.3.2 一次二階矩法
        4.3.3 JC 方法
        4.3.4 響應(yīng)面法
        4.3.5 蒙特卡洛法
    4.4 隨機(jī)有限元的蒙特卡羅法
    4.5 基于 ANSYS 軟件的可靠性分析
        4.5.1 ANSYS 的蒙特卡羅法
        4.5.2 ANSYS 可靠性分析步驟
    4.6 本章小結(jié)
第5章 大口徑閘閥閥體的強(qiáng)度可靠性分析
    5.1 引言
    5.2 問題描述
    5.3 設(shè)計(jì)變量參數(shù)的選取與設(shè)定
        5.3.1 設(shè)計(jì)變量的選取
        5.3.2 變量參數(shù)的設(shè)定
    5.4 閥體強(qiáng)度可靠性的理論依據(jù)
    5.5 強(qiáng)度可靠性分析
        5.5.1 有限元分析
        5.5.2 可靠性分析
    5.6 閥體結(jié)構(gòu)可靠性結(jié)果分析
        5.6.1 統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析
        5.6.2 趨勢結(jié)果分析
    5.7 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 未來工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]大口徑閘閥閥體強(qiáng)度分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J]. 俞樹榮,宋偉,霍炬,張希恒.  蘭州理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2007(05)
[2]閥門用波紋管的應(yīng)力分析[J]. 巫宗萍,徐兵,羊海濤.  潤滑與密封. 2006(11)
[3]閥體受力與強(qiáng)度計(jì)算公式的理論依據(jù)[J]. 付青林.  閥門. 2006(04)
[4]大口徑球閥的閥體設(shè)計(jì)和三維數(shù)值模擬[J]. 龐明軍,張鎖龍,裴峻峰,殷舜時,鄧學(xué)風(fēng),秦志堅(jiān).  化工機(jī)械. 2005(06)
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碩士論文
[1]重型特種車車架強(qiáng)度分析及其輕量化問題研究[D]. 王皎.武漢理工大學(xué) 2005
[2]閥門三維參數(shù)化建模與仿真分析[D]. 余龍.蘭州理工大學(xué) 2005
[3]基于VB和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的閥門三維設(shè)計(jì)及試驗(yàn)仿真系統(tǒng)的研究[D]. 劉世輝.蘭州理工大學(xué) 2005



本文編號：3690458