拉杆式转子的参数化建模与数值分析平台的研发

摘要

拉杆式转子的结构作为一门前沿性的科学，现在已被越来越多的专家学者进行研究，中国燃气轮机发展比较晚，相关的技术还比较落后，实现对拉杆式转子的参数化建模和研发，对于增强综合国力具有重要意义。本文首先对转子的单个零件进行建模，然后对整体模型进行了装配，模型既区别于实体，又能保证其力学分析。由于转子本身结构十分复杂，在参数化建模和进行优化设计时变得十分困难，加之时间有限，故本文主要对简化的拉杆式转子的参数和优化进行了分析。传统的分析中，工程技术人员往往需要根据不同的零件结构进行相应的计算，以达到强度和刚度要求，这样既浪费时间，也可能导致计算结果出现错误，费时费力。随着有限元技术的发展，可以保证零件精度的前提下，对其进行数值模拟与优化。本文利用APDL与Visual C++相嵌套的方式，开发了拉杆式转子的ANSYS分析，满足不同层次人员对转子的设计要求。
　　本文的主要研究内容如下：
　　（1）针对不同拉杆式转子系统的结构特性简化模型，实现三维模型的创建，并为下一步拉杆式转子的优化设计提供了相关参数。
　　（2）利用 Visual C++软件开发的功能，设计出拉杆式转子的参数化建模与分析平台。
　　（3）使用者只需输入相应的参数，便可实现自动建模、分析和生成结果，实现了自动化。在平台中形成系不同数值分析类型模块并且能够实现图像的可视化处理功能。在Visual C++对ANSYS软件进行二次开发的环境中，通过结合软件自身的APDL语言，以实现对转子进行参数化建模和数值分析平台和系统的搭建。通过在参数输入的模型界面选择转子径的长度和厚度、半径等关键参数，系统可以完成建立不同的模型、然后网格划分和设定边界条件等，最后可根据实际传动情况在静力学界面和模态分析界面输入载荷扭矩等约束条件，对转子进行静力分析、模态分析等，最后可以进行计算获取的物理量的可视化处理。

目录

第一章 绪 论

1.1 本文研究的目的及意义

1.2 国内外研究现状分析

1.3 本文研究的主要内容

1.4本文已完成的工作

第二章 分析转子的设计及运行流程

2.1基本框架概述

2.2平台的基本功能

2.3平台运行

第三章 转子的三维结构建模

3.1燃气轮机的结构分析

3.2汽轮机转子简化模型的建立

3.3主轴的简化

3.4 叶轮的简化

第四章 系统的基本功能与功能实现

4.1 静力分析

4.2 模态分析

4.3 界面

4.4 划分网格

4.5 加载受力分析

第五章 拉杆式转子的参数化建模平台的研发

5.1 软件平台的架构

5.2 平台的创建与操作

5.3 数据的可视化与实现

5.4 拉杆式转子的有限元分析

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

发表论文清单

致谢

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