機械三通是油氣管道維搶修的重要組成部分,但由于三通較大的重量導(dǎo)致其在復(fù)雜地形中的移運和安裝都有很大的困難。本文以914機械三通為例,通過拓撲優(yōu)化的方法對其關(guān)鍵零件進行減重處理,并進行初步的模塊化設(shè)計。論文主要內(nèi)容有:總結(jié)拓撲優(yōu)化中均勻化方法和變密度方法（Solid Isotropic Material with Penalization,后簡稱SIMP）基本原理與數(shù)學(xué)模型;利用Matlab對SIMP材料插值模型進行數(shù)值模擬,驗證了SIMP插值模型中密度懲罰因子與過濾半徑是影響優(yōu)化結(jié)果的關(guān)鍵參數(shù),對比Matlab與優(yōu)化軟件兩者模擬結(jié)果可知SIMP插值模型的可行性;以結(jié)構(gòu)許用應(yīng)力為優(yōu)化的約束條件對機械三通關(guān)鍵零件進行拓撲優(yōu)化設(shè)計,重建后的結(jié)構(gòu)滿足強度與變形要求,并達到了減輕重量的效果;根據(jù)模塊化設(shè)計理論對機械三通進行初步的模塊化設(shè)計,將殼體分塊并采用螺栓連接,對連接螺栓進行校核計算且對其密封性能進行計算,模塊化后的機械三通相對原機械三通減重16%。本文對914機械三通關(guān)鍵零件進行了拓撲優(yōu)化設(shè)計,并對其進行初步的模塊化設(shè)計,為機械三通的輕量化、模塊化設(shè)計做出一定的理論鋪墊。 

【文章來源】：中國石油大學(xué)(北京)北京市211工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 課題研究意義
    1.3 拓撲優(yōu)化與模塊化的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.1 拓撲優(yōu)化
        1.3.2 模塊化設(shè)計
    1.4 課題研究內(nèi)容
    1.5 全文組織構(gòu)成
第2章 拓撲優(yōu)化理論模型及數(shù)值模擬
    2.1 拓撲優(yōu)化原理和方法
    2.2 SIMP材料插值模型
    2.3 Matlab模擬SIMP插值模型
    2.4 本章小結(jié)
第3章 關(guān)鍵零件拓撲優(yōu)化與強度校核
    3.1 三維模型簡化
    3.2 關(guān)鍵零件強度校核
    3.3 關(guān)鍵零件拓撲優(yōu)化
        3.3.1 網(wǎng)格無關(guān)性分析
        3.3.2 上殼體拓撲優(yōu)化
        3.3.3 下殼體優(yōu)化分析
        3.3.4 液壓缸連接臂優(yōu)化
    3.4 本章小結(jié)
第4章 模型重建與評價分析
    4.1 殼體螺栓連接處載荷計算
    4.2 結(jié)構(gòu)重建與強度校核
        4.2.1 上殼體模型重建與校核
        4.2.2 下殼體模型重建與校核
        4.2.3 液壓缸連接臂模型重建與校核
    4.3 上殼體與下殼體模態(tài)分析
    4.4 優(yōu)化前后仿真結(jié)果對比
    4.5 本章小結(jié)
第5章 機械三通模塊化設(shè)計
    5.1 模塊化設(shè)計理論
    5.2 模塊化機械三通建模
    5.3 螺栓強度校核與密封性能分析
        5.3.1 螺栓強度校核
        5.3.2 密封性能分析
        5.3.3 橡膠強度校核
    5.4 模塊化三通性能總結(jié)
    5.5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 研究展望
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3636626