00.00总装图A0.dwg
（CAD图纸）
00.00总装图A0.exb
00.01接线腔A1.dwg
（CAD图纸）
00.01接线腔A1.exb
00.02盖板焊接图 A3.dwg
（CAD图纸）
00.02盖板焊接图 A3.exb
00.03箱门 A1.dwg
（CAD图纸）
00.03箱门 A1.exb
00.04门扣A3.dwg
（CAD图纸）
00.04门扣A3.exb
01.00简化起动器壳体A1.dwg
（CAD图纸）
01.00简化起动器壳体A1.exb
01.01优化隔爆箱体门面板A3.dwg
（CAD图纸）
01.01优化隔爆箱体门面板A3.exb
01.02优化隔爆箱侧面板A3.dwg
（CAD图纸）
01.02优化隔爆箱侧面板A3.exb
cemianban10-4.prt
cemianban15-4.prt
cemianban28.prt
houmianban10-4.prt
houmianban15-4.prt
houmianban15-6.prt
houmianban28.prt
jianhuaketi.prt
menmianban10-4.prt
menmianban15-4.prt
menmianban28.prt
shangmenkou1.prt
xiangti.prt
xiangti10.prt
xiangti15.prt
zhengti10-6.prt
zhengti15-6.prt
进度表.doc
任务书.doc
软起动隔爆箱体结构设计与计算开题报告.doc
软起动隔爆箱体结构设计与计算论文.doc
中期检查.doc
.简介是种融结构热流体电磁和声学于体的大型通用有限元分析软件，可广泛用于核工业铁道石油化工航空航天机械制造能源汽车交通国防军工电子土木工程造船生物医学轻工地矿水利，以及日用家电等般工业及科学研究。
该软件可在大多数计算机及操作系统如和中运行。
从到工作站，直至巨型计算机，文件在其所有的产品系列和工作平台上均兼容。
的第个集成计算机流体动力学功能是第个，也是唯个包括多物理场分析功能的软件。
技术特点的技术特点如下可实现多场及多场祸合功能是实现前后处理分析求解及多场分析统数据库的大型软件是具有流场优化功能的软件融前后处理与分析求解于体强大的非线性分析功能快速求解器最早采用并行计算技术的软件支持从个人机工作站到巨型机的所有硬件平台可兼容个人机工作站大型机机巨型机等硬件平台上的全部数据文件在个人机工作站大型机及巨型机等硬件平台上具有统的用户界面可与大多数的软件集成并有接口具有智能网格划分具有多层次多框架的产品系列具有良好的用户开发环境。
平台是基于软件的另外个平台。
公司推出了经典版和版两个版本。
的目标是，通过对产品研发流程中仿真环境的开发与实施，搭建个具有自主知识产权的集成多学科异构技术的仿真系统。
以产品数据管理为核心，组建个基于网络的产品研制虚拟仿真团队，基于产品数字虚拟样机，实现产品研制的并行仿真和异地仿真。
所有与仿真工作相关的人技术数据在这个统环境中协同工作，各类数据之间的交流通讯和共享皆可在这个环境中完成。
基于的仿真环境有三点与传统仿真环境有所不同客户化像那样，利用与仿真相关的，根据用户的产品研发流程特点开发实施形成仿真环境，而且用户自主开发的与已有的平等。
这特点也称为“实施性”集成性把求解器看作个组件，不论由哪个公司提供的求解器都是平等的，在中经过简单开发都可直接调用参数化对系统的关系不同寻常。
它不仅直接使用异构系统的模型，而且建立与系统灵活的双向参数互动关系。
与经典版相比，更容易让初学者接受，操作比较简便，对于本课题所需要的分析操作更简单化。
因此本课题对箱体的分析都基于平台下来完成的。
如图.所示。
图.操作界面.隔爆软起动器的有限元建模几何建模几何模型对于来说是非常重要的，因为几何模型是切后续工作的基础，有限元模型的建立是以良好的几何模型为基础的，而且几何模型也可以使使用者直观地面对所要做的对象，形象生动。
只有良好的几何模型才能使建立有限元模型的过程顺利进行便于有限元网格的划分材料和物理特性的定义和边界条件的施加等。
虽然中带有几何建模功能，但与专业的软件相比仍有定的差距，因此本课题中几何模型仍采用前文中由建立的模型。
前面己经将防爆起动器的结构进行了简化，并做出了三维模型，如图.所示将模型保存为.格式，以便在中打开。
材料的设置材料是实际结构承载体，任何实体都由各种材料构成。
但在分析中，则是通过模量强度本构关系等参数，以数值的形式来描述种材料，所以材料也可以叫做材料模型。
在中，集成多种材料的参数，可以直接对三维模型定义所用的材料属性。
如图.所示设置基本参数。
隔爆软起动器箱体所用的材料为碳钢，其屈服强度，弹性模量.，泊松比.，密度。
图.材料类型参数设置界面网格划分进行网格划分涉及到单元形状及其拓扑类型网格生成器的选择网格密度的控制以及相关的几何体。
中有限元网格的生成方法中最常用的是直接生成法。
直接生成有限元网格就是根据选定的单元形式和拓扑类型及选定的网格生成器和控制参数，对曲线，曲面和实体进行网格划分。
当这些参数都选定之后，就会自动进行网格划分。
如图.所示，为起动器的隔爆箱的网格划分结果。
图.隔爆箱体的网格划分静力分析静力分析计算是在固定不变的载荷作用下产生的效应。
它不考虑惯性和阻尼的影响，如载荷随时间变化的情况。
可是，静力分析可以计算那些固定不变的惯性载荷对结构的影响，以及那些可以近似为等价静力作用的载荷。
以隔爆箱体为例，在中，固定约束定义在模型中箱体的法兰面同时，选择箱体内部的各个面受的均布载荷。
对约束及载荷完毕之后进入分析部分。
平台中可选择显示所需要的分析目标。
在本课题中，需要对起动器分析出在试验压力下关键部位的安全系数位移及应力变化情况，如图.所示，设置求解参数为变形量，应力值，安全系数。
分析时提供两种后处理器通用后处理器和时间历程后处理器。
这两个后处理器都是用于分析结果文件中的结果数据。
在求解时，求解过程是按照时间或频率顺序进行的，并根据载荷变化方式划分为不同的载荷步与子步，对应的结果数据信息也是按照同样的顺序和方式进行存储的。
图.求解参数列表.分析结果对前面得出的理论尺寸及优化尺寸进行分析。
通过对比，来验证优化设计的合理性。
隔爆箱体的静力分析对隔爆箱体进行整体分析，不同设计下，所得到的结果如图.所示，这里只列出理论和板厚为的箱体的分析云图。
理论箱体位移云图理论箱体应力云图理论箱体安全系数板厚箱体位移云图板厚箱体应力云图板厚箱体安全系数图.不同板厚的箱体分析比较通过了有限元分析，对箱体进行了分析后得出了以下结果对于理论尺寸，其位移和应力值最大的分别为.和.。
可以发现，有限元分析结果与理论计算的结果基本样，但其数值都非常小。
对于优化的尺寸，虽然对各个面板进行了减薄，但是增加了加强筋，起到稳定箱体的作用。
对于板厚为的箱体，其位移和应力值最大的分别为.和.，分别位于后面板的中点上和横向加强筋的连接处。
在数值上，虽然比理论的大了不少，但其位移系数在.所要求的安全范围内，但最大应力值也在材料的承受范围内。
但是各面板还是比较厚的，可以继续进行优化。
对于板厚为的箱体，其位移和应力值最大的分别为.和.，分别位于后面板的中点上和横向加强筋的连接处。
位移系数达到.所要求的安全范围内，但其应力系数却超出了材料的承受范围。
由于最大应力系数集中在加强筋上，各面板的应力还是比较小的，可对加强筋进步优化。
通过对整体箱体进行分析，可以发现后面板承受较大的压力，取后面板出来单独分析，以的板厚为例，如图.所示。
其分析结果与整体分析的结果大了不少，分别为位移和应力值最大的分别为.和.。
由于静力分析需要约束条件，单独板和整体分析约束的条件不样，因此再对各面板进行单独分析，有助于最后的优化。
位移云图应力云图安全系数图.后面板分析云图门扣的静力分析门扣直接采用所给定的尺寸，没有进行优化设计对比，这里只对个门扣进行有限元的分析，如图.所示。
可以发现位移最大值为.，集中在卡扣的顶端最大应力为.，分布在法兰的接触面上。
根据分析结果其应力和位移的最大值都在允许范围内。
门扣位移云图门扣应力云图门扣安全系数图.门扣分析门面板的静力分析门面板简化成个平面板，由于空间需要，与门法兰有段距离。
门面板的有限元分析云图如图.所示。
最大位移都集中在面板的中心，最大应力也是在加强筋的边上。
对于不同板厚尺寸的分析结果，如表所示。
厚度为的门面板的位移和应力系数都符合.和材料的要求。
想要进步减少应力值可以对加强筋进行优化。
门面板位移云图门面板应力云图门面板安全系数云图图.门面板分析法兰的静力分析箱门法兰上面有螺钉连接，更加强其安全系数，分析结果如图.所示。
其最大位移和应力分别为.和.。
最大位移分布在法兰的内侧，最大应力集中在螺钉孔上。
就数值而言，都符合.和材料的要求。
箱门法兰位移云图箱门法兰应力云图箱门法兰安全系数云图图.箱门法兰分析与箱门法兰相同，接线腔上的法兰也是有螺钉连接，接线腔法兰面积比门法兰的小，螺钉布置就比较少。
最大位移和应力分别为.和.。
最大位移分布在法兰的内侧，最大应力集中在螺钉孔上。
通过对各关键部位部件进行有限元分析，列出如下表。
各关键部位不同厚度尺寸的位移和应力。
表各关键部位不同厚度尺寸的位移和应力最大变形量最大应力整体隔爆箱整体隔爆箱整体隔爆箱侧面板侧面板侧面板后面板后面板后面板门面板门面板门面板接线腔法兰门法兰门扣.结果分析与优化通过软件对各部件进行了分析，其数据如表.所示。
与前面的计算及.各项标准进行了比较后，门法兰接线腔法兰和门扣都符合要求，可以安全使用。
但是对于各面板有厚度的隔爆箱，其数值超过了安全标准，应该对其进行进步优化。
通过与板厚为的箱体比较，可以增加厚度来达到安全标准。
或者可以增加加强筋。
为了让箱体符合安全标准，列出以下优化方案增加板的厚度到在各面板的短边的加强筋上多均布条加强筋在各面板多增加对交叉的加强筋。
对上述方案进行了有限元分析，得出如下表所示表优化分析结果方案位移应力通过表可以看出方案三为最优方案。
对于方案，虽然增加厚度能达到安全标准，但是却增加了箱体的厚度对于方案，增加加强筋可以减小位移和应力值，但只加强条，还达不到安全标准方案增加了对交叉加强筋，大大减少了位移和应力值。
虽然增加了加强筋，但是板的面积较大，增加的质量与方案相比会小很多，因此方案三符合课题要求，可以采用。
方案的加强筋的分布以侧面板为例，则位移及应力云图如图.所示位移云图应力云图图.优化后的分析云图再对优化后的面板，进行重新建模，对优化后的起动器简图进行整体的有限元分析，结果如图.所示。
从图中数据可以看出，最大的位移发生在门面板上，其位移量为.，最小位移在支架上，不是本设计的讨论重点，可以忽略，各个面板都发生了定的变形，但这些数值都在.所要求的范围内。
最大应力集中在门法兰的螺钉孔上，其值为.。
除了螺钉孔的应力较大，其余各个面板的应力值都是比较小的，说明方案的优化还是可取的。
整体位移分析整体应力分析.优化后的整体分析.本章小结本章首先介绍了有限元分析的意义，对软件进行初步介绍和使用讲解。
在软件和三维模型的基础上，对起动器进行了各个关键部位的有限元分析，得出结论，通过对比，来对未达到要求的部件进行改进设计，从而达到较优的结果。
结论本课题是以公司的隔爆软起动器的外壳作为研究对象，型号为矿用隔爆兼本质安全交流软起动器。
对其箱体进行简化和优化，通过弹塑性力学理论对箱体各面板进行计算，根据计算结果，列出两种比较结果，并用软件表达出其三维模型。
然后利用软件进行有限元分析，得出隔爆箱体的简化模型和各个关键部件位移和应力云图，便于对改进提供依据主要的研究工作有以下几个方面利用弹塑性力学对起动器设备外壳强度刚度的计算。
根据煤矿的使用要求和使用规格，该起动器大致可以分为两个部分进行设计，主要为隔爆箱和接线腔体两个部分。
两个箱体之间用焊接的方法连接起来，根据实物的外形尺寸来确定简化模型中各个关键部位的零部件尺寸。
对隔爆箱体壁厚的设计。
根据弹塑性力学的小扰度理论，求出各个面板的理论尺寸在均布载荷作用下，起动器的各关键部件和法兰产生弹性变形，进行最大应力和挠度值计算计算连接螺钉的强度和数量。
计算出门法兰和接线腔法兰的螺钉受到的总拉力和各规格的螺钉的实际许用拉力，选择出合适的规格和布局根据计算出的数值和实物的比较对箱体的板厚拟出两种方案设计，以便于对优化设计提供依据。
对起动器外壳进行三维建模。
建立不同尺寸的起动器简化模型，和关键部件的模型。
为要进行的有限元分析提供准备。
在整体建模中对模型进行了简化，只表现出箱体的基本结构。
不仅节省了建模时间，还有助于有限元对需要分析的部件进行分析。
基于的有限元分析。
本次课题采用的是基于的软件。
操作简单给本次课题带来了很大的便利。
通过分析可以得出位移和应力云图，并显示出最值和发生未知。
其云图形象的表达了部件的变形情况。
可以根据这些数据，为优化结构提供有力的依据。
谢辞四年的大学生活即将过去了，在这四年时间里我在老师的谆谆教导同学们的无私帮助下，不断进步，不断提高。
首先，最要感谢的是我的指导教师高成老师，老师有着深厚的理论基础，渊博的学识，严谨的治学态度，务实的科研精神，实事求是的工作作风，这些都深深的影响着我。
将成为我今
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