锅炉检修平台横梁夹具结构分析(附件)【字数：12147】
摘 要根据现有的CAD模型，在有限元软件中建立锅炉检修平台横梁夹具的有限元模型，学会参数的设置以及相关的模型处理方法与技巧，采用实验和仿真相结合的方法进行计算与调试,采用一种时下非常流行的模拟的分析之方法----有限元分析法来分析研究对象,通过分析结果,总结出横梁夹具的结构特点,得出横梁夹具的各项安全指标,根据相关理论与实践，得出结论。在进行了上述的工作之后，对已分析的夹具进行优化设计，通过对其进行去除材料的处理，在保证强度的前提下，改变夹具的尺寸及重量，达到节约成本以及轻量化的目的。
Key words：Boiler maintenance；Beam clamp；Fem；Saft code.；Optimized design 目 录
第一章 绪论 1
1.1课题含义 1
1.2研究背景 1
1.3论文研究内容 2
1.4论文研究意义 2
第二章 维建模与有限元分析方法 3
2.1三维建模软件简介 3
2.2有元分析方法简介 3
2.2.1有限元分析理论及基本原理 3
2.2.2有限元分析法的发展历史及趋势 4
2.2.3有限元分析法的应用 6
2.2.4有元分析的基本步骤 6
2.3有限元软件简介 7
2.3.1常用的有限元软件 7
2.3.2 Abaqus有限元分析软件介绍 7
第三章 检修平台夹具的有限元分析 9
3.1Abaqus分析的基本流程 9
3.1.1分析前预先准备工作 9
3.1.2 分析前处理 9
3.1.3求解 10
3.1.4分析结果后处理 10
3.2 检修平台夹具的有限元分析 10
3.2.1三维模型的导入及几何清理 10
3.2.2定义材料参数 11
3.2.3定义装配件 12
3.2.4定义接触 12
3.2.5定义分析步 14
3.2.6网格划分 14
3.2.7载荷及边界条件的施加 15
3.3仿真 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
结果及分析 17
3.4 夹具的优化设计 19
3.5 本章小结 21
第四章 结论 22
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
第一章 绪论
1.1 课题含义
本课题是研究锅炉检修平台横梁夹具的结构分析，锅炉作为一种能量转化设备，能够使得矿物中储存的化学能转变为动能与热能以及其他形式的能源种类，大量应用于人们日常的生产及生活中，在广大人民群众的生活中拥有着举重若轻的地位[1]。在使用过程中，由于锅炉结构复杂，工作环境差等特点，导致其故障率较高，修理难度较大，若维护不当出现问题未能及时处理，易发生爆炸，后果严重。所以需要对锅炉进行定期检查，以确保工作安全，这里施工人员就要用到一种类似于脚手架的检修的平台，检修平台需要各种夹具对其各部件进行固定，所以夹具的结构特点及工作性能对检修平台的使用性能有较大影响，本课题即要求通过使用有限元分析法，学会软件建模，通过有限元分析的思想的探索该夹具的工作特性。
1.2 研究背景
本课题是通过采用“有限元分析”来研究锅炉检修平台横梁夹具的结构特点，因此有必要对“有限元分析”做一定的了解，有限元分析法（FEM）是由R.Courant于1943年首次提出的，自提出有限元概念以来，其理论及应用得到迅速发展，过去不能解决或求解精度不高的问题，都能得到新的解决方案[2]，传统的FEM假设，解析之域是无限的，物质之材料的属性是非常类似或可认为乃是同样的 ，但实际的问题往往是分析之域为有限的，材料之各项异性或边界条件难于确定等，这一系列的问题一直困扰着全世界的学术界，经过许多科研工作者的不懈努力，现已取得重大进展。1995年，美国著名学者丹尼尔戴刘易斯提出了一种新型的划分网格的方案，解决了材料的各向异性难于确定的问题[3]，2002年美国克来登大学的两位年轻的教授多米尼克特雷多和布莱恩奥康纳共同研究出了解决掉了关于模型之边界的条件难以确定这一难题的办法[4]，2007年英国著名的物理学家本尼迪克特康巴伯奇研究出解决实际情况下易开裂的解决方案[5]，正所谓：苟日新，日日新，又日新，随着不懈的努力与探索，有限元分析法的理论以及相关操作已日趋完善，该方法已深入应用到各行各业，成为生产与生活中不可缺少的一部分。
1.3 论文研究内容
根据现有CAD模型，在有限元软件中建立锅炉检修平台横梁夹具的有限元模型，学会参数的设置以及相关的模型处理方法与技巧，并进行有限元分析，总结横梁夹具的结构特点，根据相关理论与实践，得出结论。本课题要求掌握CAD到CAE模型的转换方法以及CAE的使用方法，完成对模型的网格划分及计算，学会如何分析仿真结果。
1.4 论文研究意义
使用有限元分析法分析锅炉检修平台横梁夹具结构特点，相比于其他分析方法有着诸多的优势，主要有如下几点：提高分析以及设计的效率；保证工程和产品的安全性能指标达标；优化内部结构，控制成本；防微杜渐，未雨绸缪，；亦可以在事故发生后用于造成事故的原因的查找。目前在锅炉检修平台使用性能分析这一领域，还在使用老式的分析手段，往往不能准确的进行性能分析，降低了锅炉检修平台的使用性和安全性，若能将有限元分析应用于检修平台的性能分析，将能很方便的对其结构性能进行分析，得出准确结论，从而提高检修平台的安全性，保证检修人员的人身安全。所以在本课题中将重点研究如何使用有限元分析法进行夹具结构性能分析。
第二章 三维建模与有限元分析方法
2.1 三维建模软件简介
三维建模软件种类繁多,目前较流行的三维建模主要有 CAD、UG、Soildworks、PROE、CAXA等，CAD以及CAXA的主攻方向是二维的图形的绘制与建模，兼有三维建模的功能，绘制二维图，首选CAD，但它的三维功能不全面，可以说绘制三维图形不是CAD和CAXA这类软件的强项，其三维建模的体验远不如而UG这类三维绘图软件，与此相反，UG、Soildworks、PROE是较为专业的三维建模软件，功能较为全面，它们的主要区别有下面几点:Soildworks是这三者中操作最简单的一种，拥有非常杰出的人机交互界面，让人一经使用就有如吸食海洛因般欲罢不能，非常适合三维建模这方面的初学者进行三维建模，也有缺点，就是相较于UG、PROE在曲面的建模这方面略显不足，UG和PROE与Soildworks拥有更全面更加强大的三维建模功能，集中整合了CAD、CAE以及CAM的大部分的功用，是在各个方面也比Soildworks更为高级的高级的三维建模软件，当然在学习和操作使用方面也比Soildworks困难一些，UG和PROE两者之间也有不同，PROE的建模方式不同于UG，且目前市面上的PROE软件大多为英文的版本，软件的中文化没有其他的三维建模软件高，但其性能及使用体验在这么多三维建模软件中还是出类拔萃的。
Key words：Boiler maintenance；Beam clamp；Fem；Saft code.；Optimized design 目 录
第一章 绪论 1
1.1课题含义 1
1.2研究背景 1
1.3论文研究内容 2
1.4论文研究意义 2
第二章 维建模与有限元分析方法 3
2.1三维建模软件简介 3
2.2有元分析方法简介 3
2.2.1有限元分析理论及基本原理 3
2.2.2有限元分析法的发展历史及趋势 4
2.2.3有限元分析法的应用 6
2.2.4有元分析的基本步骤 6
2.3有限元软件简介 7
2.3.1常用的有限元软件 7
2.3.2 Abaqus有限元分析软件介绍 7
第三章 检修平台夹具的有限元分析 9
3.1Abaqus分析的基本流程 9
3.1.1分析前预先准备工作 9
3.1.2 分析前处理 9
3.1.3求解 10
3.1.4分析结果后处理 10
3.2 检修平台夹具的有限元分析 10
3.2.1三维模型的导入及几何清理 10
3.2.2定义材料参数 11
3.2.3定义装配件 12
3.2.4定义接触 12
3.2.5定义分析步 14
3.2.6网格划分 14
3.2.7载荷及边界条件的施加 15
3.3仿真 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
结果及分析 17
3.4 夹具的优化设计 19
3.5 本章小结 21
第四章 结论 22
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
第一章 绪论
1.1 课题含义
本课题是研究锅炉检修平台横梁夹具的结构分析，锅炉作为一种能量转化设备，能够使得矿物中储存的化学能转变为动能与热能以及其他形式的能源种类，大量应用于人们日常的生产及生活中，在广大人民群众的生活中拥有着举重若轻的地位[1]。在使用过程中，由于锅炉结构复杂，工作环境差等特点，导致其故障率较高，修理难度较大，若维护不当出现问题未能及时处理，易发生爆炸，后果严重。所以需要对锅炉进行定期检查，以确保工作安全，这里施工人员就要用到一种类似于脚手架的检修的平台，检修平台需要各种夹具对其各部件进行固定，所以夹具的结构特点及工作性能对检修平台的使用性能有较大影响，本课题即要求通过使用有限元分析法，学会软件建模，通过有限元分析的思想的探索该夹具的工作特性。
1.2 研究背景
本课题是通过采用“有限元分析”来研究锅炉检修平台横梁夹具的结构特点，因此有必要对“有限元分析”做一定的了解，有限元分析法（FEM）是由R.Courant于1943年首次提出的，自提出有限元概念以来，其理论及应用得到迅速发展，过去不能解决或求解精度不高的问题，都能得到新的解决方案[2]，传统的FEM假设，解析之域是无限的，物质之材料的属性是非常类似或可认为乃是同样的 ，但实际的问题往往是分析之域为有限的，材料之各项异性或边界条件难于确定等，这一系列的问题一直困扰着全世界的学术界，经过许多科研工作者的不懈努力，现已取得重大进展。1995年，美国著名学者丹尼尔戴刘易斯提出了一种新型的划分网格的方案，解决了材料的各向异性难于确定的问题[3]，2002年美国克来登大学的两位年轻的教授多米尼克特雷多和布莱恩奥康纳共同研究出了解决掉了关于模型之边界的条件难以确定这一难题的办法[4]，2007年英国著名的物理学家本尼迪克特康巴伯奇研究出解决实际情况下易开裂的解决方案[5]，正所谓：苟日新，日日新，又日新，随着不懈的努力与探索，有限元分析法的理论以及相关操作已日趋完善，该方法已深入应用到各行各业，成为生产与生活中不可缺少的一部分。
1.3 论文研究内容
根据现有CAD模型，在有限元软件中建立锅炉检修平台横梁夹具的有限元模型，学会参数的设置以及相关的模型处理方法与技巧，并进行有限元分析，总结横梁夹具的结构特点，根据相关理论与实践，得出结论。本课题要求掌握CAD到CAE模型的转换方法以及CAE的使用方法，完成对模型的网格划分及计算，学会如何分析仿真结果。
1.4 论文研究意义
使用有限元分析法分析锅炉检修平台横梁夹具结构特点，相比于其他分析方法有着诸多的优势，主要有如下几点：提高分析以及设计的效率；保证工程和产品的安全性能指标达标；优化内部结构，控制成本；防微杜渐，未雨绸缪，；亦可以在事故发生后用于造成事故的原因的查找。目前在锅炉检修平台使用性能分析这一领域，还在使用老式的分析手段，往往不能准确的进行性能分析，降低了锅炉检修平台的使用性和安全性，若能将有限元分析应用于检修平台的性能分析，将能很方便的对其结构性能进行分析，得出准确结论，从而提高检修平台的安全性，保证检修人员的人身安全。所以在本课题中将重点研究如何使用有限元分析法进行夹具结构性能分析。
第二章 三维建模与有限元分析方法
2.1 三维建模软件简介
三维建模软件种类繁多,目前较流行的三维建模主要有 CAD、UG、Soildworks、PROE、CAXA等，CAD以及CAXA的主攻方向是二维的图形的绘制与建模，兼有三维建模的功能，绘制二维图，首选CAD，但它的三维功能不全面，可以说绘制三维图形不是CAD和CAXA这类软件的强项，其三维建模的体验远不如而UG这类三维绘图软件，与此相反，UG、Soildworks、PROE是较为专业的三维建模软件，功能较为全面，它们的主要区别有下面几点:Soildworks是这三者中操作最简单的一种，拥有非常杰出的人机交互界面，让人一经使用就有如吸食海洛因般欲罢不能，非常适合三维建模这方面的初学者进行三维建模，也有缺点，就是相较于UG、PROE在曲面的建模这方面略显不足，UG和PROE与Soildworks拥有更全面更加强大的三维建模功能，集中整合了CAD、CAE以及CAM的大部分的功用，是在各个方面也比Soildworks更为高级的高级的三维建模软件，当然在学习和操作使用方面也比Soildworks困难一些，UG和PROE两者之间也有不同，PROE的建模方式不同于UG，且目前市面上的PROE软件大多为英文的版本，软件的中文化没有其他的三维建模软件高，但其性能及使用体验在这么多三维建模软件中还是出类拔萃的。
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