基于有限元法的氧气减压器强度分析

摘要

本文针对氧气减压器的强度进行了研究，采用了有限元法对其在正常工作下与失效条件下的36种工况进行了结构强度分析，并采用正交试验设计的方法对影响壳体应力的压强、惯性力、弹性模量及泊松比进行了灵敏度分析及结构材料参数的优选。本文主要研究内容包括：
　　1．利用CATIA软件建立了氧气减压器的几何模型，并将其导入有限元软件ANSYS Workbench中,对氧气减压器在正常工作下进行了弹性有限元静强度分析、在失效条件下进行了弹塑性有限元的静强度分析，在冲击载荷下分别对正常和失效工况进行了动强度分析与校核。并对其进行了水压试验，试验结果表明，氧气减压器设计合理，满足强度要求，同时验证了有限元分析的合理性。
　　2．采用正交试验的方法，对影响氧气减压器壳体应力的压强、惯性力、弹性模量及泊松比进行了灵敏度分析并对材料参数进行了优选，为氧气减压器的结构设计提供了新的思路，为将来产品的升级，新材料的使用提供了可借鉴的经验。
　　通过上述分析，得到的结论如下：在正常工作下，氧气减压器在弹性应力范围内，不存在危险，而在失效工况下，氧气减压器壳体薄弱截面进入弹塑性状态，但塑性区域仅占20％左右，结构稳定，不会发生塑性破坏，而从36个工况分析结果及正交计算试验可以看出，影响氧气减压器壳体强度的主要是内部氧气的压力，惯性力影响很小，同时由正交分析结果看出，壳体弹性模量对减压器的强度有重要影响，并得出减压器最优的材料组合。

目录

声明

注释表

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外结构强度分析的研究概况

1.3本文研究的主要内容

第二章 弹塑性力学问题有限元分析基本原理

2.1弹性力学问题有限元法概述

2.2弹塑性力学问题有限元概述

2.3瞬态动力学问题有限元概述

2.4软件的介绍

2.5本章小结

第三章 氧气减压器有限元分析

3.1有限元模型的建立

3.2氧气减压器静强度分析

3.3氧气减压器动强度分析

3.4氧气减压器静强度试验验证

3.5本章小结

第四章 壳体应力灵敏度分析及结构材料参数的优选

4.1正交试验设计的介绍

4.2壳体应力灵敏度分析及结构材料参数的优选

4.3本章小结

第五章 结论与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文