本文關(guān)鍵詞：家用救生艙的優(yōu)化設(shè)計與性能分析

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【摘要】：家用救生艙作為一種在突發(fā)事故中的避難設(shè)施，可以為避難人員提供一個安全可靠的空間，有效抵御來自外界的傷害。家用救生艙的艙體作為主體結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計和抗震性能是研究中的重中之重。本文首先介紹了國內(nèi)外關(guān)于救生艙的研究背景和理論研究進展，并且在此基礎(chǔ)上對家用救生艙進行了設(shè)計、優(yōu)化和抗震性能的分析。 本文首先結(jié)合結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析結(jié)果對家用救生艙的艙體進行了初步設(shè)計。對初步設(shè)計的結(jié)構(gòu)再次運用有限元軟件進行靜態(tài)剛度與強度的分析，通過靜力學(xué)分析獲得了該結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和變形云圖，然后對結(jié)果進行了分析與評價，得到艙體在受0.1MPa壓力時的最大形變量發(fā)生處和最大應(yīng)力集中處，為后續(xù)的優(yōu)化設(shè)計中的參數(shù)設(shè)置提供依據(jù)。 其次，在結(jié)構(gòu)靜力學(xué)的分析基礎(chǔ)上對家用救生艙艙體進行優(yōu)化分析。根據(jù)優(yōu)化設(shè)計的原理和家用救生艙的實際情況建立數(shù)學(xué)模型，，確立目標函數(shù)、狀態(tài)變量以及約束條件。利用Pro/E與AWE協(xié)同仿真優(yōu)化，分析不同變量對于家用救生艙艙體的最大位移形變、最大應(yīng)力和質(zhì)量的影響。在對艙體結(jié)構(gòu)的尺寸優(yōu)化后，對比優(yōu)化前后的力學(xué)性能，結(jié)果表明其剛度和強度都有所提高。 然后，利用結(jié)構(gòu)動力學(xué)中的模態(tài)分析和瞬態(tài)動力學(xué)分析方法對優(yōu)化前后的家用救生艙的艙壁結(jié)構(gòu)進行數(shù)值分析計算，并對比結(jié)果，分析優(yōu)化對其抗震性能的影響。通過模態(tài)分析得到了家用救生艙的自振頻率，對其結(jié)構(gòu)優(yōu)化后可以避開一般地震波的頻率，防止共振危害的發(fā)生；通過瞬態(tài)動力學(xué)分析，模擬地震載荷加載到救生艙上時的情況，利用優(yōu)化結(jié)構(gòu)有效減小艙體在地震載荷下的加速度和位移形變。 最后，對優(yōu)化后的家用救生艙進行線性屈曲分析，預(yù)測其理論屈曲強度。通過線性屈曲分析計算結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的艙體臨界載荷，幫助救生艙避開屈曲壓力，避免結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的發(fā)生。 總而言之，本文首先進行了一種新型家用救生艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計。然后對艙體結(jié)構(gòu)進行了靜力分析，并在此基礎(chǔ)上進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。利用有限元軟件對優(yōu)化前后的艙體進行了模態(tài)分析、瞬態(tài)動力學(xué)分析和屈曲分析，探討了家用救生艙的抗震性能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，為進一步研究提供理論支持。
【關(guān)鍵詞】：家用救生艙 結(jié)構(gòu)靜力分析 優(yōu)化設(shè)計 結(jié)構(gòu)動力學(xué) 線性屈曲 抗震
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH69
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 研究背景10-13
• 1.1.1 救生艙簡介10
• 1.1.2 礦用救生艙的研究背景10-11
• 1.1.3 礦用救生艙的理論研究進展11-13
• 1.2 家用救生艙的研究背景及意義13-15
• 1.3 家用救生艙的設(shè)計要求15-16
• 1.4 本課題的主要研究內(nèi)容16-18
• 2 基于結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析的艙體設(shè)計18-36
• 2.1 家用救生艙的艙型設(shè)計19-23
• 2.1.1 靜力學(xué)有限元分析過程20-23
• 2.2 家用救生艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計23-32
• 2.2.1 家用救生艙外壁壁厚設(shè)計23-25
• 2.2.2 家用救生艙外壁加強筋設(shè)計25-30
• 2.2.3 家用救生艙法蘭連接螺栓設(shè)計30-32
• 2.3 家用救生艙的結(jié)構(gòu)靜力分析32-35
• 2.3.1 家用救生艙的幾何建模32
• 2.3.2 家用救生艙的結(jié)構(gòu)靜力分析32-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 3 基于 Pro/E 與 AWE 協(xié)同仿真優(yōu)化的艙體結(jié)構(gòu)設(shè)計36-47
• 3.1 最優(yōu)化原理基礎(chǔ)36-38
• 3.1.1 最優(yōu)設(shè)計簡介36-37
• 3.1.2 數(shù)學(xué)模型的建立37-38
• 3.2 Pro/E 與 AWE 的協(xié)同仿真及優(yōu)化38-39
• 3.3 家用救生艙艙體優(yōu)化過程39-46
• 3.3.1 Pro/E 的參數(shù)化建模39-40
• 3.3.2 創(chuàng)建靜力分析項目及設(shè)置輸出參數(shù)40
• 3.3.3 創(chuàng)建優(yōu)化分析過程40-41
• 3.3.4 Response Surface 分析項目的結(jié)果查看與評價41-45
• 3.3.5 Goal Driven Optimization 分析項目的結(jié)果查看與評價45-46
• 3.4 優(yōu)化結(jié)果分析46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 4 家用救生艙的結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析47-70
• 4.1 結(jié)構(gòu)動力學(xué)基本理論47-48
• 4.2 家用救生艙的模態(tài)分析48-58
• 4.2.1 模態(tài)分析基礎(chǔ)48-49
• 4.2.2 家用救生艙結(jié)構(gòu)優(yōu)化前的模態(tài)分析49-54
• 4.2.3 家用救生艙結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的模態(tài)分析54-57
• 4.2.4 結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后模態(tài)分析結(jié)果對比及意義57-58
• 4.3 家用救生艙的瞬態(tài)動力學(xué)分析58-69
• 4.3.1 瞬態(tài)動力學(xué)分析基礎(chǔ)59-60
• 4.3.2 家用救生艙結(jié)構(gòu)優(yōu)化前的瞬態(tài)動力學(xué)分析60-66
• 4.3.3 家用救生艙結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的瞬態(tài)動力學(xué)分析66-69
• 4.3.4 結(jié)構(gòu)優(yōu)化前后瞬態(tài)動力學(xué)分析結(jié)果對比及意義69
• 4.4 本章小結(jié)69-70
• 5 家用救生艙的線性屈曲分析70-78
• 5.1 線性屈曲分析原理71-73
• 5.2 家用救生艙的線性屈曲分析過程73-76
• 5.2.1 靜力分析73-74
• 5.2.2 屈曲分析74-76
• 5.3 線性屈曲結(jié)果分析76-77
• 5.4 本章小結(jié)77-78
• 6 總結(jié)和展望78-80
• 6.1 全文總結(jié)78-79
• 6.2 工作展望79-80
• 參考文獻80-83
• 致謝83-84
• 攻讀碩士研究生期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄84-85

【參考文獻】

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本文編號：532484