华东交通大学开题报告

毕业设计（论文）开题报告书课题名称课题来源学生姓名开题报告内容：一、选题意义随着人们对海底建设的不断加大，大量的海底工程建设对水下焊接技术提出了更高的要求。水下湿法焊接焊区周围不是空气而是水，这就给水下焊接带来一系列不利影响。主要体现在可见度差，基本属于“盲焊”；焊后冷却速度快，焊缝容易淬硬，金属的韧性降低；含氢量高，易产生氢裂；连续作业难以实现，自动化程度低。局部干法水下焊接是把焊接部位周围局部区域的水人为地排开，形成一个较小的局部气相区，使电弧在其中得以稳定的燃烧。与湿法水下焊接相比，因为焊接部位局部区域的水被排除，从而改善了焊接焊缝的质量；与干法水下焊接相比，不需要大型而造价昂贵的焊接仓。它综合了湿法和干法两者的优点，是一种很有实用价值的焊接方法。传统设计是在调查分析的基础之上，参照同类产品，通过估算、经验类比后试验来确定初始设计方案，并且经过构思方案—评价—再构思—再评价的寻优过程。而优化设计是用数学模型的方法建立优化模型并求解最优参数。虽然建模时要作适当的简化，可能使得结果不一定完全可行或者达到实际上的最优，但是它是基于客观规律和数据的，又不需要多大的经费，能够节约成本，因此具有经验类比或试验手段无可比拟的优点。为了解决水下焊接焊缝质量差及提高水下焊接自动化，针对水下焊接焊缝质量差等问题，研制了一种用于水下局部干法焊接的旋转电弧传感器来改善水下焊接质量，并且采用ANSYS、FLUENT仿真软件对其模型进行仿真分析计算，最后采用Isight与ANSYS集成、Isight与FLUENT集成优化，得到最佳的装置设计模型。二、研究主要内容及重点主要内容：在建立外加磁场作用下焊接电弧的稳态和动态模型基础上，分析水下外加磁场作用下焊接电弧的运动行为和运动机理，为水下旋转磁场作用下电弧运动行为的研究提供一定理论指导。在弄清楚水下外加磁场作用下电弧运动机理之后，为了得到最佳的控制效果，还需要对传感器装置进行优化设计，确定科学合理的发生装置。为此，我们基于ANSYS、FLUENT、Isight等软件为研究手段，对影响磁场分布和磁场强度大小的各种因素，诸如励磁线圈匝数、铁芯的大小、励磁电流和导磁杆的角度等因素，采用ANSYS仿真软件对传感器的磁场进行有限元分析和计算，并且运用ANSYS与Isight的集成得到最佳的优化结构，同时采用FLUENT流体仿真软件对传感器的排水效果进行流场模拟，分析计算传感器不同的高压气体流道的喷嘴周围的压力场和速度场，并且运用FLUENT与Isight的集成得到最佳的高压气体流道，为设计科学合理的传感器装置提供理论基础。三、研究方法及预期目的：研究方法：首先用Pro/E建立局部干法磁控旋转电弧传感器磁场优化模型和流道优化模型，并且绘制出部分零件图。然后采用ANSYS有限元分析软件对其磁场进行仿真分析，采用FLUENT流体仿真软件对其压力场和速度场进行仿真分析，在进行优化之前需要首先建立数学模型，然后采用Isight与ANSYS集成对局部干法磁控旋转电弧传感器进行磁场优化，分析不同的励磁线圈匝数、铁芯的大小、励磁电流和导磁杆的角度对磁场的影响，优化之后得到最佳的效果。采用Isight与FLUENT集成对局部干法磁控旋转电弧传感器进行高压气体流道优化，分析不同的高压气体流道对流场的影响，优化之后得到最优的结果，最终得到最优的装置模型。四、主要参考文献[1]张也影.流体力学[M].北京：高等教育出版社，1999.[2]于勇.FLUENT入门与进阶教程[M].北京：北京理工大学出版社，2008.[3]张倩.ANSYS12.0电磁学有限元分析从入门到精通[M].北京：机械工业出版社，2010.[4]李剑峰.机电系统联合仿真与集成优化案例解析[M].北京：电子工业出版社，2010[5]熊光愣.协同仿真与虚拟样机技术[M].北京：清华大学出版社，2004.[6]李增刚.ANSYS入门详解与实例[M].北京：国防工业出版社，2006.[7]MSC公司PRC技术部.多学科系统及虚拟样机建模与仿真技术.2005.[8]王田苗，丑武胜.机电控制基础理论及应用[M].北京：清华大学出版社，2003.[9]韩占忠.FLUENT流体工程仿真计算实例与应用.北京：北京理工大学出版社，2004.[10]王科社.机械优化设计[M].北京：国防工业出版社，2007.[11]郑大素，江允正.最优化方法及实用程序[M].哈尔滨工业大学出版社，1997.[12]薛家庆.最优化原理与方法[M].北京：冶金工业出版社，1983.[13]孟飞，槐创锋.Pro/ENGINEERWildfire5.0中文版机械设计案例实战.北京：机械工业出版社，2011.[14]郁有文，常健.传感器原理及工程应用.西安：西安电子科技大学出版社，2000.[15]王福军.计算流体动力学分析—CFD软件原理与应用.北京：清华大学出版社，2004.五、进度安排

2011.12-2012.2.12熟悉Pro/E软件并绘制部分零件,阅读磁控旋转电弧传感器相关文献

2012.2.12-2012.3.12建立局部干法磁控旋转电弧传感器磁场优化模型和流道优化模型

2012.3.12-2012.4.10采用Isight软件对局部干法磁控旋转电弧传感器进行磁场优化

2012.4.11-2012.5.15采用Isight软件对局部干法磁控旋转电弧传感器进行高压气体流道优化

2012.5.16-2012.5.30完成撰写论文及翻译工作及所有图纸、论文、翻译的校核指导教师签名：