液壓石油氣球形儲罐有限元分析,液壓,石油氣,球形,有限元分析 黑龍江八一農(nóng)墾大學 畢業(yè)設計(論文)開題報告 學生姓名：劉鐵民 學 號： 20052024162 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 設計(論文)題目： 液壓球型儲罐有限元分析 指導教師： 王維剛 2009 年 5 月 12 日  開題報告填寫要求 1．開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效； 2．開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務處統(tǒng)一設計的電子文檔標準格式（可從教務處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應及時交給指導教師簽署意見； 3．“文獻綜述”應按論文的格式成文，并直接書寫（或打?。┰诒鹃_題報告第一欄目內(nèi)，學生寫文獻綜述的參考文獻應不少于15篇（不包括辭典、手冊）； 4．有關年月日等日期的填寫，應當按照國標GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯數(shù)字書寫。如“2002年4月26日”或“2002-04-26”。  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 1．結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫 2000字左右的文獻綜述： 文 獻 綜 述 [1] 杜平安. 有限元網(wǎng)格劃分的基本原則[J]. 機械設計與制造.2000，20 (1)： 34-36. [2] 王冰，陳學東，吳正亞等. 大型天然氣球罐的設計和材料選用[J]. 油氣儲運，2003，22(8)：15-19. [3] 張和官. 壓力容器安全運行與管理[M].安徽科學技術出版社，2003. [4] GB12337-1998鋼制球形儲罐[S].中國標準出版社，1998. [5] JB4732-1998鋼制壓力容器-分析設計標準[J].全國壓力容器標準化技術委員會，1998. [6] GB150-2000鋼制壓力容器[S].中國標準出版社，2000. [7] 王國強. 實用工程數(shù)值模擬技術及其在ANSYS上的實踐[M].西北工業(yè)大學出版社，2000. 本論文主要進行了球形儲罐載荷情況的數(shù)值模擬，建立了應用有限元法進行計算，包括風載荷分析、地震載荷及雪載荷。利用模型分析了球形儲罐操作過程受到各種載荷情況下應力的情況，進而對球形儲罐的結構強度進行評價。主要完成了以下工作： (1)建立球形儲罐有限元模型； (2)對有限元模型進行網(wǎng)格劃分，并進行加載計算； (3)分析計算結果； (4)對球罐進行強度評定。 通過對結果的分析可知，對于球罐來說，不管是風載荷還是地震載荷，對殼頂部的影響總是大于對底部的影響。整個球形儲罐，球罐支柱與球殼連接處由于應力分布狀況復雜，是結構強度校核的重點部位。赤道正切U形柱結構(因其局部應力低、制造工藝簡單、施焊方便、不存在焊接死角等優(yōu)點，在大型球罐設計中被廣泛采用。對于該結構進行有限元分析時，由于的結構的復雜性，網(wǎng)格較難處理。而連接處是應力較大的部位，且存在應力集中，是強度評定時的重要部位  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 ２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 有限元分析方法起源于二十世紀五十年代，它是處理連續(xù)介質(zhì)問題的一種普遍方法。它開始作為應力分析的一種數(shù)值方法而出現(xiàn)，用于對航空工程中飛機結構的矩陣分析，現(xiàn)在則在固體力學、化工設備強度設計等方面得到了廣泛的應用。 從物理角度理解，由單元組合結構近似代替了原連續(xù)結構，若能合理求出各單元的彈性特性，這樣，結構在一定約束力條件下，在給定載荷的作用下，就可以求出各結點的位移，進而求解單元的應力;從數(shù)學角度講，有限元法是從變分原理或者加權殘數(shù)法出發(fā)，把數(shù)理方程的邊值問題化為等價的一組多元線性代數(shù)方程的求解，把求解區(qū)劃分為許多的子域，子域內(nèi)的位移可用相應的節(jié)點的待定位移合理插值來表示，按原問題的控制方程和約束條件，可以求解出各節(jié)點的待定位移。在滿足一定的條件下，單元越小，節(jié)點越多，有限元法的數(shù)值精度越高。 有限單元法的基本思路是將連續(xù)的求解區(qū)域離散為一組有限個、且按一定方式相互聯(lián)結在一起的單元的組合體。由于單元能按不同的聯(lián)結方式進行組合，且單元本身又可以有不同形狀，因此可以模型化幾何形狀復雜的求解域。有限單元法作為數(shù)值分析方法的另一個重要特點是利用在每一個單元內(nèi)假設的近似函數(shù)來分片地表示全求解域上待求的未知場函數(shù)。單元內(nèi)的近似函數(shù)通常由未知場函數(shù)及其導數(shù)在單元的各個結點的數(shù)值和其插值函數(shù)來表達。這樣，一個問題的有限元分析中，未知場函數(shù)及其導數(shù)在各個結點上的數(shù)值就成為新的未知量(即自由度)，從而使一個連續(xù)的無限自由度問題變成離散的有限自由度問題，一經(jīng)求解出這些未知量，就可以通過插值函數(shù)計算出各個單元內(nèi)場函數(shù)的近似值，從而得到整個求解域上的近似解。顯然，隨著單元數(shù)目的增加及插值函數(shù)精度的提高，解的近似程度將不斷改進。如果單元是滿足收斂要求的，近似解最后將收斂于精確解。 通常有限元分析分為以下三步:先將計算結構劃分為有限多個規(guī)則的、有限大小的區(qū)域，稱為單元劃分。一個構件即可看成有限多個小單元的集合。一般來講，單元越小，網(wǎng)格密度計算結果越精確，同時要求計算機容量也就越大，在保證計算精度的條件下，單元應盡量取少些。在這個過程中，需要綜合運用工程判斷力決定單元的形狀、大小(網(wǎng)格的疏密)、數(shù)目、單元的排列以及約束的設置等。然后，在每個單元的局部范圍里可以采用比較簡單的函數(shù)來近似表達單元的位移，把各單元的近似位移函數(shù)連接起來，就可以近似表達整個區(qū)域的真實位移函數(shù)。最后，通過節(jié)點平衡或協(xié)調(diào)條件，運用疊加原理將各單元的特性關系組集成整體構件的特性關系，即建立整體構件的節(jié)點位移向量與節(jié)點力向量之間的特性關系，從而得到一組以節(jié)點位移分量或節(jié)點力分量為未知量的多元一次方程組。這時引入構件的約束條件就可以求解構件強度問題的數(shù)值解。 上述由構件整體劃分成各單元，又從各單元集成整體的分析方法，恰是有限元的獨特之處。該法的實質(zhì)是采用分塊近似插值函數(shù)法逼近整體連續(xù)函數(shù)，可使構件強度問題得到核體離散逼近分塊連續(xù)的近似數(shù)值解，與力學中的其他各種數(shù)值解相比具有很大的優(yōu)越性。有限元方法有很強的通用性，該方法可以用于各種問題，所分析的問題可以具有任意的形狀、載荷和邊界條件。有限單元法的另一個特征是網(wǎng)格與實際結構之間高度的物理相似，網(wǎng)格可以將不同類形、形狀和物理性質(zhì)的單元混合起來，網(wǎng)格并不是一種難以形象化的數(shù)學抽象。 三十多年來，有限單元法理論得到了完善，其應用領域已經(jīng)由彈性力學平面問題擴展到空間問題、板殼問題，由靜力平衡問題擴展到穩(wěn)定問題、動力問題和波動問題。分析的對象從彈性材料擴展到塑性、粘彈性、復合材料等，從固體力學擴展到流體力學、傳熱學等連續(xù)介質(zhì)力學領域。 由于有限元法具有上述特性，因此我們可以利用它來對球形儲罐結構進行詳細的應力分析，作為分析設計的有力手段。  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 指導教師意見： 1．對“文獻綜述”的評語： 2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果的預測： 指導教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日 8