汽车轮毂有限元分析本科毕业设计开题报告模板.doc

安徽工业大学工商学院本科毕业设计（论文）开题报告题 目 汽车轮毂有限元分析学 院 名 称 机械工程学院 专业班级 机1142 学生姓名 王真亮 学 号 111841175 指 导 教 师 陈华 填表时间： 年 月 日填表说明1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。2.此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见、相关系主任审查后生效。3.学生应按照学校统一设计的电子文档标准格式，用A4纸打印。4.参考文献不少于8篇，其中应有适当的外文资料（一般不少于2篇）。5.开题报告作为毕业设计（论文）资料，与毕业设计（论文）一同存档。设计（论文）题目 汽车轮毂有限元分析设计（论文）类型（划“”）工程设计应用研究开发研究基础研究其它一、 本课题的研究目的和意义 从汽车轮毂产业的发展趋势来看，铝合金车轮以其美观、节能、安全性好、轻量化、耐腐蚀以及易加工等优点，正在逐步替代钢制车轮。然而，我国铝轮毂行业起步晚，在生产工艺、规模等方面还与世界先进水平存在一定的差距，如何提高我国铝轮毂产业的竞争力是个值得研究的问题。 1铝轮毂产业竞争力提升关毽要素分析资源学派指出，企业竞争力的差异来源于企业所据有资源的差异和企业对所拥有资源配置协调能力的差异。铝轮毂行业是个高投入、高产出，集资金、技术和规模于一身的行业。铝轮毂生产企业要想取得竞争优势，就必须在下列方面获得自己的比毁眈势：是规模，铝轮毂行业具有某些汽车产业的共同特点，而汽车产业是最典型的规模经济产业，由于其在生产设备和技术研发匕的投入巨大，必然要求制造企业有足够大的规模才能实现生产效益最大化。而目前整车厂商也基本匕选择具有较大生产规模的零部件厂商作为其供应商；二是得封认可的稳定的质量保障体系以及强大的新产品研发能力。以保障整车产品质量和新产品的同步开发；三是持续降低成本的能力，以分担整车厂商的价格压力，以适应市场竞争的挑战。2 2我国铝轮毂产业竞争力现状 2l国内竞争格局：国内竞争格局会对企业的国际竞争力产生重大影响，国内竞争会迫使企业不断更新产品、提高生产效率，形成与之相适应的战略结构。以取得持久、独特的优势地位。我国铝轮毂产业第条生产线诞生于1988年经历了过度投资兼并整合一快速发展的过程。产能已经从第条生产线的50万只扩展到了年产能5000万只。行业内部不同企业实力相差较大，以2004年统计数据可知，2004年全国总产量约为1367万件，其中产量规模较大的有六丰、万丰、戴卡三家(见表1)，其产能约占到全部市场份额的70以上，其它企业只能瓜分较少的市场份额或者为这三家企业进行供货。同时，这三家企业在世界铝轮毂市场也由一定的影响力和知名度，具有较强的实力。 总的来讲，我国的铝轮毂产业经过近20年的发展，已具有完全参与市场竞争的能力，2005年出口总量从2003年的1121万只增加到2484万只(包含摩托车铝轮毂)，占铝轮毂总产量的478。刨汇70727万美元。但行业中也在存在着过度投资的事实，造成了整个行业集中度较低。竞争激烈目无序的局面，在一定程度匕影响着整个行业国际竞争力的提升。大部分企业在产品出口时能够根据市场行情和产品情况客观报价，但个别企业为获得国外订单采取不正当竞争手段，以低价格挤占市场，干扰整个行业的出口秩序。从长远利益看，行业利润水平的降低，对产品结构升级、品牌培育以及在国际市场上的声誉均会产生不利影响。 二、 本课题的主要研究内容（提纲） 1.汽车轮毂轻量化研究： 20世纪末，安全和环保法规日趋严格，现代汽车减重节能的要求不断高涨。有研究数字显示，若汽车整车重量降低10，燃油效率可提高6-8。因此，车身减重对于整车的燃油经济性、车辆控制稳定性，以及碰撞安全性都大有裨益，汽车轻量化已成为汽车产业发展中的一项关键性的研究课题，随着原料成本的降低、成形技术的进步、防腐工艺的提高，轻合金轮毂在汽车轻量化进程扮演越来越重的角色。对于汽车轻量化而言。材料加工技术的创新是其关键所在，主要表现在两个方面：一是新型高强度低密度轻质材料在轮毂中的应用，用其取代传统钢铁零部件，可以大大减轻汽车自重；二是采用新的成形工艺，实现轮毂结构的简化和轻型化，节约生产材料，提高工作性能。就目前而言，先进的轻质高强材料如高强度镁合金、高分子材料以及复合材料等的成本和规模化生产存在的技术瓶颈使得其很难短期内在轮毂行业中得到广泛应用。丽铝合金由于质量轻，强韧性高，成型性好，价格适中，回收率高，对降低汽车自重，减少油耗，减轻环境污染与改善操作性能有重大意义，已成为目前汽车工业的首选材料。因此从金属的强韧化机制出发在现有汽车轮毂用铝合金A356的生产技术、设备和工艺基础上，提出新的强韧性工艺，并发展新的成形技术，研制高强度、高韧性的轮毂，将会成为汽车轻量化大背景下的研究热点领域。本文综述了铸造铝合金的强韧化研究现状和最新进展，介绍了铝合金轮毂的铸旋成形新技术，分析了铸旋工艺在铝合金轮毂轻量化中的作用。 2.找出机组在各工况下的经济运行模式的具体形式。 火电厂大量的历史数据为正确确定运行模式提供了一个重要的基础和前提，而诸如数据算法等先进技术的发展又为数据分析提供了一个良好的途径。本论文将充分利用上述二者的特点来获得真正能正确反应各工况下的经济运行模式。 3.建立全工况下的机组经济运行模式库。 如何合理保存各工况下的经济运行模式，也即建立一个全工况下的机组经济运行模式库是本论文的研究的另一重要内容。本文的结构安排如下: 第一章:分析选题背景及意义，阐述在机组运行优化方面的研究现状及应用，引出本文研究的基本思想及论文的工作内容。 第二章:介绍了单元机组运行调节的内容、基本方法及涉及到的相关设备，并从运行优化的角度分析了可实施的策略。 第三章:阐述了机组典型经济运行模式的总体设计思路，包括机组经济性指标的分析、运行模式的定义的步骤等。 第四章:重点介绍了算法的理论，并阐述了针对本文运行模式算法。 第五章:针对某600MW机组的历史运行数据进行模式算法的数据实验，并分析了不同工况下的结果。 第六章是结论和展望部分，对本文进行了总结，并对下一步的工作进行了展望。三、 文献综述（国内外研究情况及其发展） 经过验证是一种高效实用的方法。文献【13提出基于神经网络的监督学习和自适应识别概念，用神经网络来推测负荷需求与拉格朗日乘子的线性关系，从而得出机组的优化组合。拉格朗日松弛法的优点是当优化组合的系统较大时，计算量近似线性增长，随着机组的增加算法的效果越好。其缺点是求得的对偶问题的解对于原问题通常是不可行的。因此需要专门的算法根据对偶解生成一个好的可行解，并可以根据可行解与对偶解之间的对偶间隙来评价可行解的好坏，同时算法的迭代过程中可能出现振荡或者奇异现象，因此该算法适合于求解大系统的优化问题，并在实际中得到了广泛的应用。 动态规划法 (DynamicProgring)是研究多阶段决策过程最优解的一种有效方法。所谓多阶段决策过程是指按时间或空间顺序，将问题分解为若干互相联系的阶段，依次对它每一阶段做出决策，最后获得整个过程的最优解。动态规划方法能把一个多阶段最优决策问题根据贝尔曼 (R.Bellman)的最优化问题变换成一系列单阶段最优决策问题来求解，这样就大大减少了工作量，对指标函数求极值问题大为简化，而且一旦找到最优决策序列，就是全局最优解。 它的收敛性能优良、结果稳定，在实际系统中得到广泛应用。动态规划法的缺陷有:计算量太大，必须采用近似方法加以简化，这样不可避免的要丢失最优解;要求求解的问题具有明显的阶段性，难于考虑与时间有关的约束条件和机组功率变化速率等限制;通盘考虑整个系统的问题时，使用起来不够灵活。 神经网络困 euralNetwork)优化计算方法的主要思想是:利用非线性大规模动力系统的特征，将优化计算问题映射为神经网络的动态演化过程，这时优化问题的目标函数就被映射为神经网络的能量函数。由于神经网络能量函数的极小点对应于系统的稳定平衡点，于是求解能量函数极小点变换成求解系统的稳定平衡点。任意给定系统一个初始状态，随着时间的演化，网络的运动轨道总是在相空间中朝着能量函数减小的方向运动，最终达到系统的平衡点。这样，优化问题也就在网络系统的演化中悄悄完成了。神经网络优化方法是一种比较新的优化方法，在许多领域得到了充分利用，但其美中不足的是在优化过程中，其最优解容易陷入局部最优的循环中，从而影响了优化结果的优良胜。遗传算法 (GeneticAlgorit加m)是一种在思想上和方法上都很新的全局搜索优化方法，以其简单通用、方法灵活、鲁棒性强、适合于并行处理和适应性好为件为止。要求总煤耗目标函数为严格凸函数，即各机组的煤耗、煤耗微增率曲线要为单调递增且可微的:同时，由于对微增率曲线有严格的精度要求，在计算处理过程中则有可能出现失真的情况。这两点在一定程度上影响了等微增率法的可信度。 优先顺序法 (Priorityhst)是较早出现的一种解决机组组合和负荷分配的算法，它将系统可调度的机组按照某种经济特性指标事先排出顺序，然后根据系统负荷大小，按这种顺序依次给各台机组加载负荷。最初的优先顺序法在排序的过程中不考虑负荷的变化，是一种静态的排序策略。文献【10中提出了一种改进的优先顺序方法，它是在经典优先顺序法的基础上，加上一些定量约束条件和一些定性启发式原则，其中加入了一些启发式原则，如尽量不安排开停机调峰，尽量让上网电价低的机组优先开机，让上网电价高的机组优先停机;若系统负荷较前一阶段增加，已运行的机组一般不停机;若系统负荷较前一阶段减小，已停运的机组一般不启动。优先顺序法简单而实用，计算量小，虽然有时找不到最优解，但能满足一般的应用要求，可以获得大部分效益。其缺点是难以精确考虑随时间变化的机组启停费用，而且是不相关地处理各时段的机组组合问题，容易造成机组的频繁启停。 混合整数规划法(Mixed一 iniegerProgring)是变量中既有整数又有非整数的数学规划问题，根据除整型变量以外的其他变量函数类型，可分为线性混合整数规划和非线性混合整数规划。混合整数规划法比较复杂，不直观，对实际系统直接使用计算量太大，必须要精心构思分解，它在机组负荷优化问题中实用化的成果不多。 拉格朗日松弛法是在目标函数中针对系统的祸合约束引入拉格朗日乘子构造一个增广目标函数形成对偶问题，通过解决对偶问题的极大极小值来求解目标函数的最优值。如果目标函数是连续凸函数，则对偶问题的最优解就是原问题的最优解或者次优解;如果目标函数为不可微或者非凸的此时对偶问题的最优解与原问题的最优解之间存在对偶间隙，而且在给定拉格朗日乘子的情况下增广目标函数的最小值所给出的解不一定满足原目标函数的约束条件。拉格朗日松弛法是解决机组组合公认的有效方法之一，得到了较为广泛的应用川。文献【12通过对一个给定的机组组合是否可行的判断寻求对偶解之下的可行解，元机组的综合热力性能试验，确定在不同负荷时各机组的标准燃料消耗量，拟合出燃料消耗量随负荷变化的特性曲线，再以多台机组的燃料消耗量之和作为目标函数。最后，求解这个有约束优化问题。各电厂采用过的负荷分配方法，大致有以下几种: 1)顺序按效率最高的机组加负荷到最大负荷。即让效率高的机组多带负荷，效率低的机组少带负荷。其优点是简单直观，容易操作执行，但不一定最优。 2)机组负荷与经济负荷成正比，即在各机组间平均分配负荷。该方法没有数学依据，很不科学。 3)按等微增率由小到大顺序加负荷阴，该方法优于以上两种方法。长期以来很多电厂都采用此种方法进行机组负荷分配，而且至今它仍是电厂主要经济调度方法之一。 4)自50年代以来，运筹学的兴起，为寻优提供了许多数学手段。如线性规划法、动态规划法、非线性规划法等，它们各有优缺点。如运用线性规划法分配运行机组的负荷模型简单，计算速度快，但精度稍低;动态规划法是多级决策方法，它可以适应负荷变化，选择机组台数、开停次序和负荷大小，比等微增率方法功能强，但这种方法计算过程冗杂，计算量大;非线性规划法虽然精度较高，但模型复杂，不易求解。5)现代优化计算方法，如遗传算法、模拟退火算法等8，每种算法各有其优缺点，目前已有文献对其进行了一定的研究。对于一个具体的电厂.究竟采用何种方法较为适宜，要根据电厂的机组情况而定，目前我国火电厂主要有以下几种情况:(l)小机组、小容量的老厂;(2)大、小机组兼有的改扩厂;(3)大机组大容量的新建厂。但国内目前在这方面有针对性的具体研究还不够。下面就几种典型的求解方法如等微增率法、整数规划法、动态规划法、模拟退火法、人工神经网络法、遗传算法9做简单介绍。 等微增率法(E职 alIneremenialDiseh毗 eCriterion)是在计算过程中以目标函数对各负荷变量的一阶偏导数相等为原则，直接求出各负荷值，然后检验是否满足约束条件，若不满足，再用迭代法进行修正，直到所有的解满足约束条随着电力市场改革，各电厂进行了公司制度改革，这意味着各公司自负盈亏，必须以追求企业效益最大化为目标。机组运行经济性，是企业效益的根本所在。因此企业要提高经济效益，应该从这一方面挖掘潜力。 机组负荷分配是电厂经济运行的一项重要工作，目的是为了寻求各机组之间怎样分配负荷才能使电厂甚至整个电网的能源消耗量最小，减少发电成本，提高经济效益，并且使这种负荷分配满足各种系统本身的约束56。对于多台单元机组并列运行的负荷分配优化问题，通常解决的步骤是:首先，根据各单等特点，在人工智能、系统工程和经济管理等各个领域都得到了广泛的运用。 算法本身不要求对优化问题的性质作深入的数学分析，这为不太熟悉数学分析和算法的科研人员使用该方法带来了很大方便。目前国内有一些相关的科研单位和科研院所在开发电厂实时监控和能耗分析系统的过程中，也注意在朝相关的方向进行研究。国电南瑞开发的火电厂厂级网络互联系统，可按照省调每分钟超短期负荷预报修正的发电计划值实时分配机组的负荷，为进一步开发优化负荷分配功能创造了有利条件。上海新华电站开发的厂级实时监控信息系统从厂级管理的高度对各机组运行工况进行监视、分析和判断，并做出决策，指挥机组运行。厂级负荷自动分配系统经通信接口站接收电网中调负荷指令，依据本厂各机组运行状态，自动对机组的负荷分配进行优化、管理，及动态负荷最优配置，并向各单元机组发出给定负荷指令，以求得到最佳的电力生产安全性及经济效益。 国外有许多公司和研究机构，在电厂经济性能监测诊断方而作了大量研究，如美国的电力研究院(P犯)，Radial公司、西屋公司、日本的东芝电气、日立、欧洲的法国电力部(ED)、瑞士的ABB，德国的西门子公司、丹麦的B&K公司等【4一6，均有较完善的经性能监测系统，但是在此基础上对单机优化运行方面的研究，如机组掺烧无烟煤、电力市场环境下机组以大代小运行和机组滑压运行对电厂经济性的影响等涉及不多四、 拟解决的关键问题 本文的主要研究目的就是，在运行参数匹配技术的支持下，挖掘反映火电厂热力参数及设备状态的大量历史数据背后所隐藏的信息，抽取机组典型运行模式，建立全工况下的运行模式库，用于指导运行人员进行优化，使机组始终处于最优(或较优)模式下运行，以达到提高经济效益，降低能耗的目的。五、 研究思路和方法1.确定机组典型经济运行模式结构、框架。 机组在运行过程中，涉及到的参数及设备有很多，但各个参数、设备对机组运行模式影响的程度是不同的，运行人员在监控的过程中也不可能对每个参数进行调整，故要找出对运行模式影响较大的参数及设备，以保证运行人员对运行模式调整的有效性。2.找出机组在各工况下的经济运行模式的具体形式。 火电厂大量的历史数据为正确确定运行模式提供了一个重要的基础和前提，而诸如数据挖掘等先进技术的发展又为数据分析提供了一个良好的途径。本论文将充分利用上述二者的特点来获得真正能正确反应各工况下的经济运行模式。3.建立全工况下的机组经济运行模式库。 如何合理保存各工况下的经济运行模式，也即建立一个全工况下的机组经济运行模式库是本论文的研究的另一重要内容。六、 本课题的进度安排 第2周 毕业实习；第3周 开题报告，文件综述；第4-7周 英文翻译；第8周 期中检查；第9-15周 5月31号放电子资料，6月30前交所有正式资料； 第16周 评阅和答辩。七、 参考文献【1】ZhengX J，jinLB，WangG J，Tao ZMPresentsituation。of|Aluminum alloy wheelsJ】Light All