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压力容器的有限元分析及优化设计

发布于:2016-03-07 19:12
有限元分析

      压力容器是化工、炼油、机械中广泛使用的承压设备,在传统设计中,考虑到压力容器安全问题的重要性,压力容器的设计往往偏于保守,设计的压力容器既笨重又浪费材料,制造成本明显高,尤其是随着压力容器越来越趋于大型化设计,材料的浪费现象愈加严重为此。设计出既满足性能要求又节约材料的压力容器就成为生产制造企业追求的目标。由压力容器的实际结构一般都比较复杂,对其进行解析求解较困难,同时要求设计人员应具有扎实的理论基础,故在压力容器设计的过程中,最有效、最实用的方法就是数值分析的方法。结合有限元分析的特点及传统优化设计的不足,利用大型通用有限元分析App对压力容器进行有限元分析,然后提取有限元分析结果进行优化设计,既满足了压力容器的性能要求,又达到了节能降耗、降低成本和价格,提升企业竞争力的目的。
      优化设计是近年来发展起来的一门新的学科,它在解决复杂问题时,能定量地从众多的设计方案中找到尽可能完美的或最适宜的设计方案,故在工程实际中的应用越来越广泛。
      优化设计是数学规划和计算机技术相结合的产物,是一种将设计变量表示为产品性能指标,结构指标或运动参数指标的函数,称为目标函数,然后在产品规定的性态,几何和运动等其它条件的限制范围内,称为约束条件,寻找一个或多个目标函数最大或最小的设计变量组合的数学方法。进行优化设计时,首先要把实际设计问题转化为优化设计的数学模型。在明确设计变量,约束条件,目标函数之后,优化设计问题数学模型的一般形式为。
      利用大型通用有限元分析App进行优化设计,可按照以下个步骤进行:
      1)建立参数化的有限元分析文件
      有限元分析文件的建立在整个优化设计中具有重要的意义,分析文件建立的正确与否会影响最终的优化设计结果。该文件的建立可采用两种方法。一种是直接编辑法,另一种是基于交互式方法。建立参数化的有限元分析文件包括以下内容。单元类型的选择,实常数的输入,材料特性参数的选择,实体模型的建立,对实体模型的网格划分即有限元模型的建立,分析类型的选择,约束条件及载荷的确定,求解以及对分析结果中相关数据的提取。
      2)根据求解问题,在数据库中建立与分析文件中的变量相对应的设计参数。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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