基于异形封头（平盖加筋结构）参数化建模与优化设计的研究

摘要

本文以某加热器异形封头(平盖加筋结构)为背景，在查阅国内外大量文献的基础上，经过对各种参数化建模和优化技术方法的探索和研究，提出了直接在有限元平台上利用APDL语言进行三维参数化建模，在实现结构参数化、分网参数化、载荷参数化及材料属性参数化的基础上，对异形封头结构参数进行优化设计。 本文的主要工作如下：(1)查阅了大量的国内外相关文献，针对目前异形封头结构研究大多集中在单一的强度分析及结构改进后强度分析的状况，提出在CAE环境下通过参数化建模进而实现结构优化设计。(2)建立异形封头结构的三维几何实体模型及其有限元模型，在机械载荷的作用下进行应力分析和评定，然后与温度场耦合进行热-结构应力耦合分析，研究了机械载荷和温度对封头强度的影响。(3)研究了在通用CAE软件(ANSYS)环境下快速实施结构实体几何和有限元参数化建模的方法和技术途径，利用APDL语言建立了异形封头的三维实体的参数化几何和有限元模型，实现网格参数化、载荷及材料属性参数化等。(4)运用压力容器分析设计理论，对异形封头结构不同危险位置的应力进行分类，在合理确定目标函数、设计变量和状态变量、优化策略基础上进行优化。(5)利用优化后的结构参数建立了优化后异形封头结构的三维几何实体模型和有限元模型，对其结构进行了强度分析，并与优化前结构强度进行了对比。(6)借助APDL语言进行二次开发编程，编制了参数化建模界面、施加载荷界面、查看计算结果界面，绘制关键路径线性化应力分布曲线界面，加速了定制产品的研制和开发。 本文是在运用压力容器分析设计应力分类方法的基础上，充分利用了大型CAE软件的参数化建模、优化设计和二次开发能力，提出了一套基于异形封头结构的参数化建模和优化技术路径。该方法及其实现途径对于承压设备的优化设计的研究和设计具有指导意义，对于定制产品可以通过二次开发编程实现参数化建模界面化，计算结果查询界面化，极大地方便了不具备有限元知识或不熟悉有限元软件的压力容器设计师进行结构的强度模拟分析。显而易见，开发针对用户需要的定制产品的分析设计系统具有现实的应用价值和广阔的市场前景。

目录

文摘

英文文摘

声明及关于学位论文使用授权的说明

1绪论

2文献综述

3异形封头的应力分析

4参数化建模与优化设计

5基于APDL的专用分析程序二次开发

6结论

参考文献

致谢

在学期间发表的学术论文和参加科研情况

附件