液压球型储罐有限元分析开题报告

1 黑龙江八一农垦大学 毕业设计 (论文 )开题报告 学生姓名： 学 号： 专 业： 机械设计制造及其自动化 设计 (论文 )题目： 液压球型储罐有限元分析 指导教师： 2009 年 5 月 12 日 2 开题报告填写要求 1开题报告（含“文献综述”）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。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完 成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效； 2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于 15 篇（不包括辞典、手册）； 4 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 GB/T 7408 94数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2002 年 4 月 26日”或“ 2002-04-26”。 3 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述： 文 献 综 述 1 杜平安 . 有限元网格划分的基本原则 J. 机械设计与制造 .2000， 20 (1)： 34-36. 2 王冰，陈学东，吴正亚等 . 大型天然气球罐的设计和材料选用 J. 油气储运， 2003，22(8)： 15-19. 3 张和官 . 压力容器安全运行与管理 M.安徽科学技术出版社， 2003. 4 GB12337-1998 钢制球形储罐 S.中国标准出版社， 1998. 5 JB4732-1998 钢制压力容器 -分析设计标准 J.全国压力容器标准化技术委员会，1998. 6 GB150-2000 钢制压力容器 S.中国标准出版社， 2000. 7 王国强 . 实用工程数值模拟技术及其在 ANSYS 上的实践 M.西北工业大学出版社，2000. 本论文主要进行了球形储罐载荷情况的数值模拟，建立了应用有限元法进行计算，包括风载荷分析、地震载荷及雪载荷。利用模型分析了球形储罐操作过 程受到各种载荷情况下应力的情况，进而对球形储罐的结构强度进行评价。主要完成了以下工作 ： (1)建立球形储罐有限元模型； (2)对有限元模型进行网格划分，并进行加载计算； (3)分析计算结果； (4)对球罐进行强度评定。 通过对结果的分析可知，对于球罐来说，不管是风载荷还是地震载荷，对壳顶部的影响总是大于对底部的影响。整个球形储罐，球罐支柱与球壳连接处由于应力分布状况复杂，是结构强度校核的重点部位。赤道正切 U 形柱结构 (因其局部应力低、制造工艺简单、施焊方便、不存在焊接死角等优点，在大型 球罐设计中被广泛采用。对于该结构进行有限元分析时，由于的结构的复杂性，网格较难处理。而连接处是应力较大的部位，且存在应力集中，是强度评定时的重要部位 4 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告 本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 有限元分析方法起源于二十世纪五十年代，它是处理连续介质问题的一种普遍方法。它开始作为应力分析的一种数值方法而出现，用于对航空工程中飞机结构的矩阵分析，现在则在固体力学、化工设备强度设计等方面得到了广泛的应用。 从物理角度理解，由单元组合结构近 似代替了原连续结构，若能合理求出各单元的弹性特性，这样，结构在一定约束力条件下，在给定载荷的作用下，就可以求出各结点的位移，进而求解单元的应力 ；从数学角度讲，有限元法是从变分原理或者加权残数法出发，把数理方程的边值问题化为等价的一组多元线性代数方程的求解，把求解区划分为许多的子域，子域内的位移可用相应的节点的待定位移合理插值来表示，按原问题的控制方程和约束条件，可以求解出各节点的待定位移。在满足一定的条件下，单元越小，节点越多，有限元法的数值精度越高。 有限单元法的基本思路是将连续的求解区域离散为一 组有限个、且按一定方式相互联结在一起的单元的组合体 。 由于单元能按不同的联结方式进行组合，且单元本身又可以有不同形状，因此可以模型化几何形状复杂的求解域。有限单元法作为数值分析方法的另一个重要特点是利用在每一个单元内假设的近似函数来分片地表示全求解域上待求的未知场函数。单元内的近似函数通常由未知场函数及其导数在单元的各个结点的数值和其插值函数来表达。这样，一个问题的有限元分析中，未知场函数及其导数在各个结点上的数值就成为新的未知量 (即自由度 )，从而使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题，一经求解出 这些未知量，就可以通过插值函数计算出各个单元内场函数的近似值，从而得到整个求解域上的近似解。显然，随着单元数目的增加及插值函数精度的提高，解的近似程度将不断改进。如果单元是满足收敛要求的，近似解最后将收敛于精确解。 通常有限元分析分为以下三步 :先将计算结构划分为有限多个规则的、有限大小的区域，称为单元划分。一个构件即可看成有限多个小单元的集合。一般来讲，单元越小，网格密度计算结果越精确，同时要求计算机容量也就越大，在保证计算精度的条件下，单元应尽量取少些。在这个过程中，需要综合运用工程判断力决定单元 的形状、大小 (网格的疏密 )、数目、单元的排列以及约束的设置等。然后，在每个单元的局部范围里可以采用比较简单的函数来近似表达单元的位移，把各单元的近似位移函数连接起来，就可以近似表达整个区域的真实位移函数。最后，通过节点平衡或协调条件，运用叠加原理将各单元的特性关系组集成整体构件的特性关系，即建立整体构件的 5 节点位移向量与节点力向量之间的特性关系，从而得到一组以节点位移分量或节点力分量为未知量的多元一次方程组。这时引入构件的约束条件就可以求解构件强度问题的数值解。 上述由构件整体划分成各单元，又从各单元 集成整体的分析方法，恰是有限元的独特之处。该法的实质是采用分块近似插值函数法逼近整体连续函数，可使构件强度问题得到核体离散逼近分块连续的近似数值解，与力学中的其他各种数值解相比具有很大的优越性。有限元方法有很强的通用性，该方法可以用于各种问题，所分析的问题可以具有任意的形状、载荷和边界条件。有限单元法的另一个特征是网格与实际结构之间高度的物理相似，网格可以将不同类形、形状和物理性质的单元混合起来，网格并不是一种难以形象化的数学抽象。 三十多年来，有限单元法理论得到了完善，其应用领域已经由弹性力学平面 问题扩展到空间问题、板壳问题，由静力平衡问题扩展到稳定问题、动力问题和波动问题。分析的对象从弹性材料扩展到塑性、粘弹性、复合材料等，从固体力学扩展到流体力学、传热学等连续介质力