大板梁有限元软件编制过程若干问题的研究

论文摘要

在电力市场需求的推动之下,国内的几家大型锅炉厂家先后开发了一600MW等级锅炉的新炉型。由此带来的锅炉钢结构大板梁的巨型化,给大板梁的设计、制造、运输和安装都带来了一系列新的课题。目前锅炉厂在设计锅炉大板梁时都使用是自己研发相应的程序进行计算。本文就是在这样的工程背景下,应某厂家之邀编制大板梁实用设计软件。对于编制大板梁有限元计算软件过程中所出现的一些问题进行了研究,主要工作如下:1.利用四种单元形式对该工程大板梁J进行了对比计算,再综合考虑计算要求的精度和计算时间,最终选取八节点实体单元作为大板梁整体分析计算的单元形式。2.对六面体等参单元的相应理论进行了详细的介绍,为下一步编制软件打下基础。3.采用面向对象的方法编制相应的有限元计算软件。4.详细介绍了该软件的使用方法,并与ANSYS计算结果进行比较,结果表明软件计算可靠。本文主要将有限元软件编制过程中遇到的一些问题展开分析和研究,成功的实现了相对专业的有限元软件的编制,为锅炉厂和社会创造了一定的经济效益。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 概述
• 1.2 大板梁介绍
• 1.3 本文主要工作
• 第2章 大板梁整体分析
• 2.1 材料及参数取值
• 2.2 大板梁有限元分析
• 2.2.1 采用两节点Timoshenko梁单元计算
• 2.2.2 采用四节点壳单元计算
• 2.2.3 采用八节点实体单元计算
• 2.2.4 非协调元的介绍
• 2.2.5 采用二十节点实体单元计算
• 2.2.6 各种单元计算结果汇总比较
• 2.3 本章小结
• 第3章 八节点等参元的有限元公式推导
• 3.1 引言
• 3.2 有限单元法的概念
• 3.3 位移模式与解答的收敛性
• 3.4 荷载向节点的移置
• 3.5 应力矩阵及劲度矩阵、节点平衡方程
• 3.6 等参元的概念
• 3.7 八节点等参元的公式推导
• 3.7.1 八节点等参元的位移模式
• 3.7.2 八节点等参元的坐标转换矩阵
• 3.7.3 八节点等参元的应变矩阵
• 3.7.4 八节点等参元的弹性矩阵
• 3.7.5 八节点等参元的单刚矩阵
• 3.7.6 八节点等参元的荷载列阵
• 3.7.7 八节点等参元的应力矩阵
• 第4章 大板梁有限元分析程序设计
• 4.1 面向对象程序设计概述
• 4.1.1 类/对象的定义及识别
• 4.1.2 类/对象之间的关系
• 4.2 面向对象的有限元程序设计
• 4.3 本章小结
• 第5章 有限元分析程序在实际工程中的应用
• 5.1 大板梁分段位置及拼接方案的确定
• 5.1.1 大板梁分段位置的确定
• 5.1.2 拼接方案的确定
• 5.2 高强度螺栓受力、计算分析的研究
• 5.2.1 连接设计计算方法介绍
• 5.2.2 修正的精确计算设计法
• 5.3 连接处的局部接触分析
• 5.3.1 利用修正的精确计算设计法对拼接处进行计算设计
• 5.3.2 连接处局部接触对比分析
• 5.4 大板梁拼接的整体分析
• 5.5 程序设计实例
• 5.6 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 研究工作总结
• 6.2 进一步的研究工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 类/对象识别结果
• 附录B 程序设计实例
• 个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果