（答辩稿）倒伞型曝气机有限元分析及优化设计（CAD图纸+DOC论文）

相应的软件则是包含了数值计算技术数据库计算机图形学工程分析与仿真在内的综合型软件系统。

技术的发展动力是技术水平和应用水平的提高，技术的发展条件是计算机及图形显示设备的推出，软件的理论基础是有限元边界元法等现代计算力学方法，其核心内容是计算机模拟利仿真。

本文的理论依据来自有限元法。

．有限元方法简述结构分析的目的是为了弄清楚结构系统在承受定载荷下的物理响应，以指导结构设计。

般来说，结构分析方法可分为两大类经典法和数值法。

经典法是精确解法和近似解法。

即在给定边界条件下直接采用控制微分方程来求解工程问题，其方程是基于物理原理而建立的。

闭合硝精确解仅对几何形状载荷与边界条件最简单的情况才可得到。

近似解法是对控制微分方程求得近似解，采用适当截断误差的级数展开式表达。

它同样要求有规则的儿何形状简单边界条什以及简单载荷。

经典法虽可求得些经典问题，但远离大多数实际工程问题，经典法的主要优点是通过类问题的解来得到对此类问题的深刻认识。

数值法有能量法边界元法有限元法等。

其中有限元法是近三四十年随着计算机的发展而发展起来的戍用于各种结构分析的数值计算方法。

它运用离散概念，把弹性连续体划分为个由若干有限单元的集合体，通过单元分析和组合，得到组联立代数方稃，最后求得数值解，它通过采用多种规则形状的单元米处理实际上无限制的任何问题。

这些单元可组合成近似的任何不规则边界。

类似地，任何类型的载荷和约束条件也可提供。

有限元法是工程上运用最为成功最为广泛的种数值计算法。

有限元法的发展历史从数学角度来看，有限元法基本思想的提出，可以从年的开创性工作为标志。

他第次尝试应用在三角形区域上的分片连续函数和晟小位能原理相结合，来求解扭转问题。

从应用角度来看，有限元法的第个成功尝试，是将钢架位移法推广应用于弹性力学平面问题，这是等人在年分析飞机结构时得到的成果。

他们第次给出了用三角形单元求得平面应力问题的正确解答。

他们的研究工作打开了利用电子计算机求解复杂平面弹性问题的新局面。

年迸步处理了平面弹性问题，并第次提出了“有限单元法”的名称，使人们开始认识有限单元法的功效。

年以后，随电子计算机的广泛应用和发展。

有限元法的发展速度才显著加快。

半个世纪以来，理论上，确认了有限元法是处理连续介质问题的种普遍方法。

实践上，有限元法已经应用于许多学科，已由弹性力学平面问题扩展剑空间问题板壳问题。

由静力平衡问题扩展剑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粘塑性和复合材料等，从嗣体力学扩展到液体力学传热学等连续介质力学领域。

在工程分析中的作用已从分析和校核扩展到优化设计并和计算机辅助设计技术相结合．有限元法在工程结构分析中的应用传统的结构分析往往局限于简化条件下．用解析法求解问题，即将产品结构简化为许多便于计算的“平面结构”或进行截断分解成各个单的零部件。

如。

轩系柱，板壳块体”等．运用材料力学弹塑性力学等相应理论进行分析，从中得出些计算公式，再按公式计算各处参量。

由于作了过多地简化，计算模犁构造得非常简单，计算结果往往粗略，与实际情况相著较大。

而有限元方法却能对档体结构建立精确模型进行分析，如飞机船舶桥梁大坝压力容器，海洋平台等。

它的主要优点是能较准确描述铍分析物的结构的实际形状约束条件和受力特征。

在正确建模的基础上，不仅可以得到较准确的计算结果而且还可对整个结构的麻力应变和位移分布模态等进行可视化观察。

由有限元分析所得到的计算结果可作为结构优化的基础。

采用有限元分析可以取代以往的以试验方法所进行的力学分析，与试验验证相比，有限元应力分析更容易和更准确地得到诸如应力分布应力水平屈服区域等同时有限元方法可以计算出构件内部的应力这对试验方倒伞型曝气机有限元分析及优化设计摘要倒伞型曝气机，有限元分析，优化，设计，毕业设计，全套，图纸课题依据及课题的意义随着科学技术的发展，机械产品与设备也日益向高速高效精密轻量化和自动化方向发展。

产品的结构也日趋复杂，对其工作性能的要求也越来越高。

这切都要求工程师在设计阶段就能精确地预测出产品和工程的技术性能，因而需要对结构的静动力强度以及温度场流场电磁场和渗流等技术参数进行分析计算。

例如分析计算高层建筑和大跨度桥梁在地震时所受到的影响，看看是否会发生破坏性事故分析计算核反应堆的温度场，确定传热和冷却系统是否合理分析涡轮机叶片内的流体动力学参数，以提高其运转效率。

以上所有的这些都可归结为求解物理问题的控制偏微分方程式，但在实际中这基本上是不可能的。

采用传统的力学方法只能近似地反映其受力状况以及变形情况，远不能满足对其进行进步分析的需要。

近年来在计算机技术和数值分析方法支持下发展起来的有限元分析，方法则为解决这些复杂的工程分析计算问题提供了有效的途径，是研究其可靠性寻求最佳结构设计方案的主要手段。

从“有限元”这个名词第次出现，到今天有限元在工程上得到广泛应用，经历了三十多年的发展历史，其理论和算法都已经趋完善。

有限元分析是种预测结构的偏移与其他应力影响的过程，由于有限元法的个独特的优点是可以求解结构形状和边界条件都任意变化的力学问题。

有限元的核心思想是结构的离散化，就是将实际结构假想地离散为有限数目的规则单元组合体，实际结构的物理性能可以通过对离散体进行分析，得出满足工程精度的近似结果来替代对实际结构的分析，这样可以解决很多实际工程中需要解决而理论分析又无法解决的复杂问题。

随着计算机技术的普及和计算速度的不断提高，有限元分析在工程设计和分析中得到了越来越广泛的重视，已经成为解决复杂的工程分析计算问题的有效途径，现在从汽车到航天飞机几乎所有的设计制造都已离不开有限元分析计算，其在机械制造材料加工航空航天汽车土木建筑电子电器国防军工船舶铁道石化能源科学研究等各个领域的广泛使用已使设计水平发生了质的飞跃，帮助用户解决了成千上万个工程实际问题，同时也为科学技术的发展和工程应用做出了不可磨灭的贡献。

目前流行的分析软件主要有等。

其中软件是由世界上最大的有限元分析软件公司之的美国公司开发，是集结构流体电场磁场声场热分析于体的大型通用有限元分析软件，是现代产品设计中的高级工具之。

当今有限元分析软件的个发展趋势是与通用软件的集成使用，即在用软件完成零件和部件的设计后，能直接将模型传送到软件中进行有限元网格划分并进行有限元分析计算，如果分析的结果不满足设计要求则重新在软件中进行设计和分析，直到满意为止，从而极大地提高了设计水平以及效掣。

为了满足工程师快捷地解决复杂工程问题的要求，许多商业化有限元分析软件都开发了和著名的软件例如和等相应的接口。

有些软件为了实现和软件的无缝集成而采用了的建模技术，如软件由于采用了基于内核的实体建模技术。

能和以为核心的软件如实现真正无缝的双向数据交换。

因此也能与多数软件接口，实现数据的共享和交换，如等，并且已成为现代产品设计中的高级工具之。

通过与软件的无缝连接及集成使用，即在用软件完成零件和部件的结构设计后，以有限元分析软件为平台，通过建立产品的有限元分析模型，进行有关的分析计算，并根据分析结果对产品进行优化设计。

因此在设计阶段较精确的预测出产品的各项工程技术性能指标，如果分析的结果不符合设计要求，则重新进行设计和分析计算，直到满意为止。

从而提高设计水平和效率，降低产品的成本。

就技术的工业化应用而言，西方发达国家目前已经达到了实用化阶段。

通过与等技术的结合，使企业能对现代市场产品的多样性复杂性可靠性经济性等做出迅速反应，增加了企业的市场竞争力。

计算机数值模拟现在已不仅仅作为科学研究的种手段，在生产实践中已经普遍应用。

二国内外研究概况及发展趋势含文献综述我国在九五计划期间大力推广技术，机械行业大中型企业的普及率从八五末的提高到目前的。

随着企业应用的普及，工程技术人员已逐步甩掉图板，而将主要精力投身如何优化设计，提高工程和产品质量，计算机辅助工程分析，方法和软件将成为关键的技术要素。

在工程实践中，有限元分析软件与系统的集成应用使设计水平发生了质的飞跃，主要表现在以下几个方面增加设计功能，减少设计成本缩短设计和分析的循环周期增加产品和工程的可靠性采用优化设计，降低材料的消耗或成本在产品制造或工程施工前预先发现潜在的问题模拟各种试验方案，减少试验时间和经费进行机械事故分析，查找事故原因。

在大力推广技术的今天，从自行车到航天飞机，所有的设计制造都离不开有限元分析计算，在工程设计和分析中将得到越来越广泛的重视。

下图是美国旧金山海湾大桥地震响应计算的有限元分析模型。

发展方向及重大进展国际上早世纪在年代末年代初就投入大量的人力和物力开发具有强大功能的有限元分析程序。

其中最为著名的是由美国国家宇航局在年委托美国计算科学公司和贝尔航空系统公司开发的有限元分析系统。

该系统发展至今已有几十个版本，是目前世界上规模最大功能最强的有限元分析系统。

从那时到现在，世界各地的研究机构和大学也发展了批规模较小但使用灵活价格较低的专用或通用有限元分析软件，主要有德国的英国的法国