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基于ANSYS的CNG储运罐静力分析与优化设计

作　者: 韩维涛
导　师: 张亚新
学　校: 新疆大学
专　业: 化工工程
关键词: CNG 有限元 ANSYS 应力分析优化设计
分类号: TE972
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 74次
引　用: 1次
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内容摘要

随着压缩天然气(CNG)技术的广泛应用,本文以某高压长圆柱形天然气储运罐为例,利用大型三维有限元分析软件ANSYS的不同种单元对该罐进行了结构应力分析和计算,并对其外形尺寸进行了优化设计。首先,对该罐筒体和封头的连接区域做了应力分析,由于这些不连续区的几何形状较为复杂,很难用解析法进行精确求解,因此运用ANSYS的三种单元分别做了计算,主要是相互印证彼此的计算结果,同时也将主体部位的应力分布和理论结果作了比较,以此证明整体计算过程的准确无误。用CAE(计算机辅助工程)的基本手段——有限元法与优化技术并将二者有机结合起来,在对结构进行工程分析得到可行设计方案的基础上,用二维实体PLANE82单元对其进行进一步的优化设计,从结构的形状优化到设计参数的优化选择,通过这一过程,提高产品设计技术指标,并满足结构轻量化的目标。结果表明:其中优化后的封头部分的质量由最初的158.53kg下降到147.58kg,整个罐体质量由1852.18kg下降到1735.88kg,减少了6.28%,优化效果明显。

全文目录

提要  2-3
Abstract  3-6
第一章引言  6-14
  1.1 CNG 技术特点  6
  1.2 CNG 技术的应用发展情况  6-7
    1.2.1 应用历史  6-7
    1.2.2 相关的规章制度  7
  1.3 应用效果分析  7-8
  1.4 CNG 技术的发展状况  8-12
    1.4.1 CNG 供气技术  8-9
    1.4.2 CNG供气技术适用性  9-12
  1.5 存在问题  12-13
  1.6 论文研究内容  13-14
第二章 ANSYS 在机械与化工装备设计中的应用  14-20
  2.1 概述  14-15
  2.2 ANSYS的功能  15-16
  2.3 ANSYS 特点及应用领域  16-17
    2.3.1 ANSYS 主要技术特点  16-17
    2.3.2 应用领域  17
    2.3.3 ANSYS 在静力和动力上的分析  17
  2.4 ANSYS 软件分析过程  17-19
    2.4.1 前处理  17-18
    2.4.2 加载及求解  18-19
    2.4.3 后处理  19
  2.5 压力容器设计方案  19-20
第三章利用轴对称壳体单元SHELL51 计算  20-35
  3.1 概述  20-21
  3.2 建立模型  21-22
  3.3 单元基本性质和约定  22-24
  3.4 求解过程  24-27
  3.5 计算结果  27-29
  3.6 与筒体部分理论解的对比  29-30
  3.7 结果讨论  30-35
第四章利用8节点2D实体单元PLANE82单元计算  35-43
  4.1 建立模型  35-36
  4.2 计算过程  36-41
  4.3 计算结果及讨论  41-43
第五章利用20节点3D实体单元SOLID95计算1/4模型  43-55
  5.1 建立1/4 三维模型  43
  5.2 计算步骤  43-50
  5.3 计算结果分析  50-53
  5.4 与弹性力学结果的对比  53-55
第六章 ANSYS 优化设计  55-66
  6.1 优化设计理论  55-57
  6.2 优化设计基本概念  57-58
  6.3 优化设计过程与步骤  58-66
    6.3.1 生成分析文件  59-60
    6.3.2 建立优化过程中的参数  60-61
    6.3.3 指定分析文件  61-62
    6.3.4 声明优化变量  62
    6.3.5 选择优化工具或优化方法  62-63
    6.3.6 指定优化循环控制方式  63-64
    6.3.7 进行优化分析  64-65
    6.3.8 查看设计序列结果  65-66
第七章 CNG 储运罐的优化设计  66-76
  7.1 储运罐描述  66-67
  7.2 数学建模  67-68
  7.3 GUI 分析过程  68-75
  7.4 小结  75-76
第八章结论  76-78
参考文献  78-81
在读期间发表论文清单  81-82
致谢  82-83

基于ANSYS的CNG储运罐静力分析与优化设计

内容摘要

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