本文關鍵詞：基于拓撲優(yōu)化和形狀優(yōu)化技術的新型防爆密閉門結構設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：防爆密閉門作為煤礦井下緊急避險系統(tǒng)的關鍵部件,有著很高的質量要求。拓撲優(yōu)化技術和形狀優(yōu)化技術,是CAE優(yōu)化技術中應用最為廣泛的兩種優(yōu)化技術。CAE優(yōu)化技術雖然提出較早,但在國內很少被應用在產品的結構設計過程中。本文針對某企業(yè)設計開發(fā)的礦用防爆密閉門,依據(jù)《煤礦可移動式硬體救生艙通用技術條件》中對數(shù)值模擬分析的要求,得出防爆密閉門表面所受最大沖擊波壓力載荷為0.6MPa,作用時間為300ms。在此工況下,利用ANSYS/LS-DYNA軟件,對其抗爆炸沖擊性能進行數(shù)值模擬分析。本文定量分析了防爆密閉門的強度、剛度、密封性和導熱性。因產品原始設計結構的抗沖擊性能不能達到標準要求,故需對其進行結構設計優(yōu)化,從而使其性能指標達到標準要求。本文運用了兩種結構設計優(yōu)化方法,分別對防爆密閉門原始結構進行優(yōu)化設計,即：(1)基于傳統(tǒng)設計經(jīng)驗的結構設計優(yōu)化(2)基于CAE優(yōu)化技術的結構設計優(yōu)化由以上兩種結構設計優(yōu)化方案,得到了兩種不同設計結構的防爆密閉門。對這兩種不同設計結構的防爆密閉門進行結構對比,并分別對其進行數(shù)值模擬分析,可得：(1)基于不同結構設計優(yōu)化方案得到的兩種防爆密閉門,其抗沖擊性能均能達到標準要求,產品質量均安全可靠。(2)基于CAE優(yōu)化技術設計得到的新型防爆密閉門門體質量比基于傳統(tǒng)設計經(jīng)驗優(yōu)化得到的防爆密閉門門體質量減小了14%,產品成本大幅降低,減重成果明顯。由此可得本文撰寫的兩個結論：(1)CAE優(yōu)化技術的廣泛應用,可加速國內的產品設計開發(fā)由逆向設計開發(fā)轉變?yōu)檎蛟O計開發(fā),并且設計開發(fā)的過程與結果都是高效與準確的。(2)本文提供了一套典型的優(yōu)化設計技術指導產品結構設計的正向開發(fā)流程和經(jīng)典案例,可對其他產品的正向開發(fā)、結構優(yōu)化設計起思路指導和方法借鑒的作用。
【關鍵詞】：防爆密閉門 拓撲優(yōu)化 形狀優(yōu)化 結構優(yōu)化設計 正向設計開發(fā)
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD774
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-15
• 第一章 緒論15-18
• 1.1 引言15
• 1.2 研究背景15-16
• 1.3 國內外的研究現(xiàn)狀16
• 1.4 研究的主要內容及意義16-17
• 1.5 防爆密閉門的工作環(huán)境和性能指標17-18
• 第二章 CAE優(yōu)化設計概述18-26
• 2.1 基于CAE優(yōu)化技術的產品設計流程變化18-20
• 2.2 結構優(yōu)化設計概述20
• 2.3 結構優(yōu)化的分類20-21
• 2.4 拓撲優(yōu)化和形狀優(yōu)化簡介21
• 2.5 OptiStruct簡介21-22
• 2.6 空間三維問題的力學基礎22-23
• 2.7 八節(jié)點六面體單元的剛度矩陣23-26
• 第三章 防爆密閉門的性能數(shù)值分析及經(jīng)驗設計優(yōu)化26-44
• 3.1 引言26
• 3.2 某企業(yè)設計開發(fā)的防爆密閉門結構概述26-28
• 3.2.1 門體結構特征27
• 3.2.2 門體固定方式27
• 3.2.3 門體結構三維模型27-28
• 3.3 針對某企業(yè)設計開發(fā)的防爆密閉門進行性能數(shù)值分析28-31
• 3.3.1 有限元模型的網(wǎng)格劃分28-29
• 3.3.2 定義接觸29
• 3.3.3 定義材料屬性29
• 3.3.4 定義荷載29-30
• 3.3.5 定義約束30-31
• 3.3.6 企業(yè)提供的原始門體的數(shù)值分析結果31
• 3.4 針對某企業(yè)設計開發(fā)的防爆密閉門進行經(jīng)驗結構優(yōu)化設計31-33
• 3.5 對經(jīng)驗結構優(yōu)化后的門體進行抗爆性能數(shù)值分析33-40
• 3.5.1 經(jīng)驗結構優(yōu)化后的門體詳細有限元模型33-35
• 3.5.2 經(jīng)驗結構優(yōu)化后的門體各部件強度數(shù)值分析結果35-36
• 3.5.3 經(jīng)驗結構優(yōu)化后的門體剛度數(shù)值分析結果36-37
• 3.5.4 經(jīng)驗結構優(yōu)化后的門體密封性數(shù)值分析結果37-40
• 3.6 對經(jīng)驗結構優(yōu)化后的門體進行隔熱性能數(shù)值分析40-42
• 3.6.1 門體隔熱結構特征40-41
• 3.6.2 門體隔熱分析工況41
• 3.6.3 門體隔熱分析數(shù)值模擬模型41
• 3.6.4 門體隔熱分析數(shù)值模擬結果41-42
• 3.7 本章小結42-44
• 第四章 運用優(yōu)化技術的防爆密閉門結構設計44-57
• 4.1 引言44-45
• 4.1.1 針對防爆密閉門使用的拓撲優(yōu)化技術44-45
• 4.1.2 針對防爆密閉門使用的形狀優(yōu)化技術45
• 4.2 基于拓撲優(yōu)化技術的防爆密閉門結構加強筋設計45-52
• 4.2.1 拓撲優(yōu)化過程中的基本參數(shù)設置45-46
• 4.2.2 不考慮內緣加強板設計空間的拓撲優(yōu)化46-47
• 4.2.3 考慮內緣加強板設計空間的拓撲優(yōu)化47-48
• 4.2.4 許用應力改變后的拓撲優(yōu)化結果對比48-50
• 4.2.5 根據(jù)拓撲優(yōu)化結果設計的門體結構加強筋50-51
• 4.2.6 基于拓撲優(yōu)化結果的結構設計方案具體化對比51-52
• 4.3 基于形狀優(yōu)化技術的防爆密閉門結構設計52-53
• 4.3.1 形狀優(yōu)化過程中的基本參數(shù)設置52
• 4.3.2 防爆密閉門門板的形狀優(yōu)化52-53
• 4.3.3 防爆密閉門門框的形狀優(yōu)化53
• 4.4 基于優(yōu)化技術設計的新型防爆密閉門數(shù)值分析53-55
• 4.5 本章小結55-57
• 第五章 總結與展望57-59
• 5.1 總結57-58
• 5.2 展望58-59
• 參考文獻59-62
• 攻讀碩士學位期間的學術活動及成果情況62

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 胡公才;;井下炸藥庫抗沖擊波活門和密閉門的設計和應用[J];煤炭科學技術;1991年04期

2 李洋;;林南倉礦井下泵房防水密閉門自動控制系統(tǒng)的研究與應用[J];煤礦機械;2014年03期

3 朱高生;王忠賓;;一種井下防水密閉門液壓驅動系統(tǒng)的設計[J];液壓與氣動;2012年04期

4 ;[J];;年期

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張少鋒;“絕招博客”：“曬”出你的絕活[N];解放軍報;2009年

2 本報記者 楊宗奇;糧倉門窗的革命[N];中國商報;2000年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李博;基于拓撲優(yōu)化和形狀優(yōu)化技術的新型防爆密閉門結構設計[D];合肥工業(yè)大學;2015年

  本文關鍵詞：基于拓撲優(yōu)化和形狀優(yōu)化技術的新型防爆密閉門結構設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：372039