| 【中文题名】 | 轴对称结构半解析法有限元分析 |
| 【英文题名】 | The Axisymmetric Structures by Quasi-Analytic Finite Element Method Analysis |
| 【学科专业】 | 机械设计及理论 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-1-12 |
| 【中关键词】 | 轴对称体,有限元,Fourier,级数,热应力,半解析法 |
| 【英关键词】 | axisymmetric body,FEM,Fourier progression,thermal stress,Quasi-analytic method, |
| 【分类导航】 | 工业技术>一般工业技术>工程基础科学>工程数学>计算数学的应用> |
| 【论文摘要】 | 在电力、航空、冶金、化工等国民经济部门,广泛地使用着大量的动力机械或热力设备,其中大部分构件都具有轴对称特征,但载荷、温度等不一定都是轴对称的。
本文针对旋转体结构轴对称的特点,采用半解析法,选用精度较高的四结点等参环元,建立了旋转体在非轴对称温度场和非轴对称载荷作用下的有限元方程,采用C++语言编写了软件,通过算例验证了此种方法的正确性和可行性。为解决非轴对称温度场和非轴对称载荷作用下的静力分析问题提供了一种工程实用的计算方法。
最后,应用本文所提供的计算方法和程序,对某电厂汽轮机转子碰磨时温度、变形和应力的情况进行了分析,给出了温度场和应力场分布。 |
| 【论文题纲】 |
|
中文摘要 |
3 |
|
ABSTRACT |
3-6 |
|
第一章 前言 |
6-9 |
|
1.1 课题背景和意义 |
6-7 |
|
1.2 前人工作 |
7 |
|
1.3 本文工作 |
7-9 |
|
第二章 半解析法在应力场中的应用 |
9-22 |
|
2.1 轴对称载荷作用下四结点等参环元的单元刚度阵矩 |
10-14 |
|
2.1.1 等参环元的位移函数 |
10-12 |
|
2.1.2 单元的应变和应力 |
12-14 |
|
2.1.3 单元刚度矩阵 |
14 |
|
2.2 正对称载荷作用下四结点等参元环元单元刚度矩阵 |
14-19 |
|
2.2.1 单元的应变和应力 |
15-17 |
|
2.2.2 单元刚度矩阵 |
17-19 |
|
2.3 反对称载荷作用下四结点等参元环元单元刚度矩阵 |
19-21 |
|
2.3.1 单元的应变和应力 |
20-21 |
|
2.4 单元刚度矩阵 |
21 |
|
2.5 轴对称、正对称及反对称载荷作用下的有限元方程 |
21-22 |
|
第三章 非轴对称载荷作用下等效结点力的计算 |
22-30 |
|
3.1 集中力等效结点载荷列阵的计算 |
22-27 |
|
3.1.1 当只考虑正对称情况时(l=0时为轴对称) |
23-24 |
|
3.1.2 当仅考虑反对称项时 |
24-25 |
|
3.1.3 集中力的Fourier级数展开 |
25-27 |
|
3.2 表面力等效结点载荷列阵的计算 |
27-29 |
|
3.3 体积力等效结点载荷列阵的计算 |
29-30 |
|
第四章 半解析法在温度场中的应用 |
30-41 |
|
4.1 分析方法 |
30-31 |
|
4.2 推导轴对称温度边界条件作用下的单元系数矩阵 |
31-32 |
|
4.3 推导非轴对称温度边界条件下的单元系数矩阵 |
32-38 |
|
4.3.1 三维温度场的方程 |
32-33 |
|
4.3.2 正对称温度场方程的推导 |
33-36 |
|
4.3.3 反对称温度场方程的推导 |
36-38 |
|
4.4 温度等效节点载荷的计算 |
38-40 |
|
4.4.1 轴对称温度场热等效节点载荷的计算 |
38-39 |
|
4.4.2 正对称温度场热等效节点载荷的计算 |
39 |
|
4.4.3 反对称温度场热等效节点载荷的计算 |
39-40 |
|
4.5 节点热应力的计算 |
40-41 |
|
第五章 实例分析及评述 |
41-46 |
|
5.1 轴对称结构受非轴对称载荷作用算例 |
41-43 |
|
5.2 非轴对称温度场的算例 |
43-46 |
|
第六章工程应用实例 |
46-54 |
|
6.1 转子碰磨产生的温度和应力分析 |
46-52 |
|
6.1.1 转子碰磨产生的热源分析 |
46-47 |
|
6.1.2 轻度碰磨时转子的温度场和应力场 |
47-52 |
|
6.2 转子强制冷却时的情况分析 |
52-54 |
|
第七章 结论 |
54-55 |
|
参考文献 |
55-58 |
|
致谢 |
58-59 |
|
攻读硕士学位期间发表论文 |
59 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.15805 |
