【導(dǎo)讀】集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果。對本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在。文中以明確方式表明。本人完全意識到本申明的法律后果由本人承擔(dān)。本人授權(quán)南昌大學(xué)可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢。索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密□，在年解密后適用本授權(quán)書。接影響到設(shè)備的整體設(shè)計、產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)費(fèi)用。為了得到較優(yōu)的箱體結(jié)構(gòu)，論。文結(jié)合實際工程，對袋式除塵器中箱體的外側(cè)板進(jìn)行了設(shè)計、優(yōu)化及性能的分析，操作性和經(jīng)濟(jì)性俱佳的板型即壓型板和半波板。質(zhì)量-影響程度較小的參數(shù)，最終得到一種最簡參數(shù)化半波板模型。性和雙重非線性分析，分析比較兩種單列板型的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。

　　

【正文】 ? ? ? ? ? Dens 為材料密度，其他參數(shù)同上； 約束條件 m a xm a xta n ( ) / sin ( ) 2 sin ( 2 ) 2iiH A R A H A L L??????????? ? ? ? ? ? ?? σ max 取 235MPa，ω max 取短邊的 1/250，即當(dāng) L=1000 時，取 4mm。 設(shè)計變量 23 441ARHRT??????????? 其中由于除塵器中灰塵的摩擦角在 23— 44 度之間，故 A 值范圍取2344 。R,H,R1 ,T 的范圍是試探性選取。 第四章 半波板的設(shè)計優(yōu)化 24 單塊半波板結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計過程的簡述 25 本小節(jié)的分析過程是表 中第一步方案在 Ansys 中的實現(xiàn)過程 1) 生成分析文件 ① 參數(shù)化建立模型 ? 啟動 重新指定工程名稱 The banboban of opt 國標(biāo) /units,si 角度單位 *AFUN,DEG ? 參數(shù)的初始化 R=200 H=50 A=28 L=1067 E= u= dens= T=5 L1=H*tan（ A） +R/sin(A)2*H/sin(2*A) L2=L/2L1 V=3124 P= R1=0 ? 單元屬性的附加 選用 Shell 181 單元 實常數(shù) T 材料屬性 E u ? 幾何模型的建立 建模方式：關(guān)鍵點 線 Extrud lines面 如下圖： 圖 初始參數(shù)下的幾何模型 ? 劃分網(wǎng)格 網(wǎng)格大小整體指定為 15 如 圖： 第四章 半波板的設(shè)計優(yōu)化 25 ② 求解 ? 施加約束及加載 約束：短邊 All Dof 全約束 長邊 UX 約束短邊方向 上表面均布力 P 如圖 圖 初始參數(shù)下的模型網(wǎng)格 圖 初始參數(shù)下的模型載荷 ? 求解類型 strict 求解 solve ? 初始參數(shù)下板塊的節(jié)點應(yīng)力云圖 及位移圖 圖 圖 初始參數(shù)下的節(jié)點整體位移 從初始參數(shù)下的節(jié)點應(yīng)力云圖和位移圖可知：此時板塊所受的最大應(yīng)力是，在短邊弧線的中間；板塊最大的應(yīng)變?yōu)?，集中在長邊中間位置。 ③ 參數(shù)化提取結(jié)果 ? 模型總體積 VT 的提 取 ETABLE， EV， VOLU ！ EV=每個單元的體積 SSUM ！將單元表中每列的數(shù)據(jù)相加 *GET， VT， SSUM， ITEM， VOLU ！參數(shù) VT=總體積 第四章 半波板的設(shè)計優(yōu)化 26 *Set,WT,dens*VT !設(shè)定體積所對應(yīng)的質(zhì)量 ? 單元最大位移的提取 Nsort,D,eqv !將節(jié)點位移排序 *GET， DMAX， SORT， MAX ！參數(shù) DMAX=最大位移 ? 單元最大應(yīng)力的提取 Nsort,s,eqv !將節(jié)點等效應(yīng)力排序 *GET， SMAX， SORT， MAX ！參數(shù) SMAX=最大位移 ? 存儲優(yōu)化分析文件 Lgwrite,banboban ,lgw,ment 2) 建立優(yōu)化過程中的參數(shù) ① 讀入與分析文件相聯(lián)的數(shù)據(jù)庫文件（ ）。 ② 將分析文件直接讀入 ANSYS 進(jìn)行整個分析。 ③ 重新定義分析文件中存在的參數(shù)。 因本分析過程是在 GUI 方式下一次性完成的，故不需重建分析文件中存在的參數(shù)。 3) 進(jìn)入 OPT，指定分析 文件（ OPT） /OPT Opanl,‘ banboban ’ ,‘ lgw’ 4) 聲明優(yōu)化變量 !設(shè)計變量 OPar,A,dv,23,44 OPar,R,dv,50,700 OPar,H,dv,0,700 !狀態(tài)變量 OPar,smax,sv,235 OPar,dmax,sv,4 !目標(biāo)函數(shù) OPar,WT,obj,2 第四章 半波板的設(shè)計優(yōu)化 27 !保存優(yōu)化文件 OPsave,‘ banboban39。 ,‘ opt’ 5) 零階初步優(yōu)化 OPTYPE,SUBP !零階方法 OPSUBP,25 !最大迭代次數(shù) OPexe !優(yōu)化分析 OPlist， all，， 1 ！ 列表查看所有設(shè)計序列結(jié)果 6) 一階再次優(yōu)化 ！重新定義變量 OPar,smax,sv,200,235 OPar,dmax,sv,4 OPTYPE,firs !一階方法 OPSUBP,25 !最大迭代次數(shù) OPexe !優(yōu)化分析 OPlist， all， ， 1 ！ 列表查看所有設(shè)計序列結(jié)果 7)顯示優(yōu)化結(jié)果 ? 列表顯示 具體見文檔 ；從文檔中得出最優(yōu)優(yōu)化結(jié)果參數(shù)見下表 ； 顯然 最優(yōu)序列為 *SET 7* 。 ? 圖形顯示見下圖 本章小結(jié) 其他三步的分析優(yōu)化方法均同上面的第一種方案，故不再敘述。其 WT 隨迭代次數(shù)的變化圖如下： 第四章 半波板的設(shè)計優(yōu)化 28 圖 第一步 WT 隨迭代次數(shù)的變化 圖 第二步 WT隨迭代次數(shù)的變化 圖 第三步 WT 隨迭代 次數(shù)的變化 圖 第四步 WT 隨迭代次數(shù)的變化 四步方案的最優(yōu)參數(shù)對比表如下： 表 表 表 表 優(yōu)化參數(shù)結(jié)果列表 第四章 半波板的設(shè)計優(yōu)化 29 注：第二步、第四步是分別在第一步、第三步的基礎(chǔ)上 小結(jié)： ? 表三和表一相比可知，在優(yōu)化中板塊的厚度對目標(biāo)函數(shù)有很大的影響， T 是一個重要設(shè)計參數(shù)； ? 表三和表一相比可知， R、 H 的變化范圍也非常大，故其對目標(biāo)函數(shù)有很大的影響， R、 H 是重要 設(shè)計參數(shù)； ? 表二和表一、表四和表三相比可知，倒角 R1對目標(biāo)函數(shù)有很少影響，并且 R1 對應(yīng)力的影響忽高忽低，為了簡化起見故在以后的分析中不予考慮； 由于時間有限，試驗數(shù)據(jù)不足，各個參數(shù)對目標(biāo)函數(shù)的具體影響尚不肯定，故在以上小結(jié)中難免有誤，望見諒。其實如果其價值在除塵器箱板中能夠體現(xiàn)，參數(shù)的具體分析將會進(jìn)行進(jìn)一步的分析設(shè)計。 第五章 半波板及壓型板在袋式除塵器箱板中的應(yīng)用 30 第五章 半波板及壓型板在袋式除塵器箱板中的應(yīng)用 我們由前文知道在袋式除塵器箱板的設(shè)計中有三種傳統(tǒng)方案，即平板結(jié)構(gòu)、板加筋（槽鋼）結(jié)構(gòu)、壓型板結(jié)構(gòu)，并且三種結(jié)構(gòu)的優(yōu)劣 無論是在前文還是在其他的文獻(xiàn)中都給出了總結(jié)：壓型板結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其他兩種 (就從質(zhì)量上考慮，壓型板與槽鋼結(jié)構(gòu)相比，節(jié)約量可高達(dá) 41%），況且壓型板的結(jié)構(gòu)也是前文拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計的一個結(jié)果方案。因此我們無論從印證拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計的高效性上考慮，還是從通過半波板及壓型板在袋式除塵器箱板中的應(yīng)用比較來印證新型半波板的價值上考慮，對壓型板的再現(xiàn)設(shè)計將是不可缺少的。故本章會把半波板及壓型板分別應(yīng)用到袋式除塵器的外側(cè)板中，并且利用大型軟件 ANSYS 對其進(jìn)行靜力結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計，并且通過比較所受撓度和應(yīng)力的大小并結(jié)合外形、制作工藝 復(fù)雜程度以及材料的經(jīng)濟(jì)性，來探討半波板結(jié)構(gòu)的價值。 根據(jù)進(jìn)行設(shè)計的同學(xué)所用的鋼板數(shù)據(jù)。所用箱體側(cè)板的鋼材是 Q235A，其彈性模量和泊松比分別為 E= 105 MPa 和 ? =0. 3。鋼材的密度為 ? =。在國際上，外側(cè)板在實際使用中所承受的最大負(fù)壓已超 104甚至達(dá)到 104 Pa，本文以 12Kpa 為研究對象，不計風(fēng)壓，受到上端板的壓力為 3380Pa。箱體外側(cè)板尺寸如下： 長為 8650mm，寬為 3124mm，厚度待定，單位 mm。故其能承受的最大應(yīng)力和最大撓度分別為 235Mpa 和 。 壓型板結(jié)構(gòu) 單塊壓型板的優(yōu)化 前文已說過關(guān)于壓型板的資料文獻(xiàn)已相當(dāng)多，故在此對單塊壓型板的設(shè)計不再詳述，搜集有關(guān)資料，特選取了下面的單塊壓型板模型作為初始參量。模型圖如下 第五章 半波板及壓型板在袋式除塵器箱板中的應(yīng)用 31 圖 單塊壓型板模型 其中： L1=， L2=212 mm， H=106mm， L=1067mm， V=3124mm。 此模型中厚度取 5mm。 創(chuàng)建參數(shù)化幾何模型 單元及材料屬性的選取同單塊半波板，模型如圖 ： 圖 單塊壓型板模型 結(jié)構(gòu)模型的靜力分析 長邊施加全約束，短邊施加短邊方向的約束，上表面施加表面載荷 P1，節(jié)點等效應(yīng)力云圖 及整體位移圖 如下： 應(yīng)力云圖 應(yīng)變云圖 從初始參數(shù)下的應(yīng)力應(yīng)變云圖可知 :最大 應(yīng)力在短邊邊界，大小為 105MPa；最大應(yīng)變在板面中心，大小為 ；重量大小為 。 第五章 半波板及壓型板在袋式除塵器箱板中的應(yīng)用 32 確定最優(yōu)結(jié)構(gòu) 本小節(jié)的優(yōu)化過程與第四章中第一步的優(yōu)化過程相似，即利用 Ansys 的優(yōu)化設(shè)計模塊對其進(jìn)行如下設(shè)計： ? 零階優(yōu)化 ? 一階優(yōu)化 具體過程不再敘述，其優(yōu)化結(jié)果列表如下： 表 零階優(yōu)化結(jié)果 表 一階優(yōu)化結(jié)果 從優(yōu)化結(jié)果列表 12 知：二者優(yōu)化結(jié)果相同；與初始參數(shù)下的應(yīng)力應(yīng)變及Wt 相比，最大應(yīng)變雖有所增加，但應(yīng)力卻降低了不少，最主要的是 Wt 由 降到了 ，降低了 %，達(dá)到了質(zhì)量的相對最優(yōu)。 單列壓型板結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化 本小節(jié)中單塊壓型板的參數(shù)將采用 中的優(yōu)化結(jié)果參數(shù)，即L1=,L2=,H=,T=,L=1067,N=8,C=H/L2， v=3124. 創(chuàng)建參數(shù)化幾何模型 分析模型選 Shell181 單元，并賦予單元實常數(shù)及材料屬性；首先建立單塊第五章 半波板及壓型板在袋式除塵器箱板中的應(yīng)用 33 壓型板模型，然后通過 COPY（ n=8 為復(fù)制的份數(shù)）命令建立整個模型 ,如圖： 圖 單列壓型板模型（ N=8） 結(jié)構(gòu)模型的靜力分析 四邊施加全約束，上表面施加表面載荷 P1，在上短邊上施加 P2；節(jié)點等效應(yīng)力云圖 及整體位移圖 如下： 圖 應(yīng)力云圖 圖 應(yīng)變云圖 從圖中可知：板 塊的最大應(yīng)力出現(xiàn)在長邊邊界，大小是 ,最大應(yīng)變出現(xiàn)在各個板塊中心，大小為 ， Wt為 。 確定最優(yōu)結(jié)構(gòu) 本小節(jié)的優(yōu)化過程與第五章中第一步的優(yōu)化過程相似，即利用 Ansys 的優(yōu)化設(shè)計模塊對其進(jìn)行如下設(shè)計： ? 零階優(yōu)化 ? 一階優(yōu)化 故在此不再詳述。其最終優(yōu)化結(jié)果如下： 第五章 半波板及壓型板在袋式除塵器箱板中的應(yīng)用 34 圖 Wt隨迭代次數(shù)的變化 表 單列壓型板優(yōu)化結(jié)果 從優(yōu)化列表中可知 :與初始參數(shù)下的應(yīng)力應(yīng)變及 Wt相比，雖然應(yīng)力應(yīng)變有了很大的增加，但是在應(yīng)力應(yīng)變的容許范圍內(nèi)，即應(yīng)力小于等于 235MPa，應(yīng)變小于等于 ，重量 Wt 由 降到了 ，降到了 %。 雙列壓型板結(jié)構(gòu)設(shè)計及優(yōu)化 模型參數(shù)使用 中的優(yōu)化結(jié)果：L1=,L2=,T=,H=,V=6248,P1=12KPA,P2=,E,U,L=1067， N=8. 創(chuàng)建幾何模型 分析模型選 Shell181 單元，并賦予單元實常數(shù)及材料屬性；首先建立單塊半波板模型（ 1067X6248），然后通過 COPY（ n為復(fù)制的份數(shù)）命令擴(kuò)展模型 ,并把板面兩端拉伸 57mm。出于對實際情況的考慮，在工程中常常在板面上加三塊約束塊，故本模型也用面分割面的方法模擬出了約束塊，模型如下圖 ： 圖 雙列壓型板模型 第五章 半波板及壓型板在袋式除塵器箱板中的應(yīng)用 35 結(jié)構(gòu)模型的靜力分析 四邊施加全約束，上表面施加表