锅炉整体建模与有限元分析(附件)【字数：10534】
摘 要本文是使用有限元分析软件Hyper Mesh对锅炉的整体结构进行建模和计算分析研究的一篇论文。本文中对国内外锅炉和有限元分析的发展状况进行了介绍，也通过对软件Hyper Mesh查阅和学习，了解了这款软件的特点。本次毕业设计的锅炉是一个壳体模型，在对其进行有限元分析时只需对其面进行分析。此外，在文中还对锅炉模型所使用的材料作了补充说明。通过合理的运用静力学的得知识，在与有限元软件相结合来对锅炉模型进行静力分析，然后得出计算和分析的结果，验证其正确性，为其优化设计做准备。
目 录
第一章 序言 1
1.1研究背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1国内现状 1
1.2.2国外现状 2
1.3研究内容及意义 3
第二章 有限元软件的介绍 4
2.1软件的简介 4
2.2软件的特点 5
第三章 锅炉模型的建立 7
3.1模型的参数与材料介绍 7
3.2锅炉模型的建立 8
第四章 锅炉的有限元分析 11
4.1模型的静力分析介绍 11
4.2锅炉模型的静力分析 11
4.2.1前处理工作 11
4.2.2后处理工作 14
4.2.3结果分析 16
结束语 17
致 谢 18
参考文献 19
第一章 序言
1.1研究背景
一个国家的社会经济发展，离不开各种基础行业的发展。电力行业就是基础行业之一。虽然现在的社会是被信息所主导的，但是信息的传递还是离不开电能。尽管世界各国都加快了对新能源方面研究步伐，但是从目前的发展来看新能源还是不太可能取代传统的火力来发电，只能作为临时的供电措施来使用，目前情况下还不太可能作为基础负荷被大力使用，因此传统的火力发电方式还是当今世界电力发展的主要方式。因此，高性能、高产能、低消耗、低排放、使用寿命长以及制造时间短的锅炉是我们所需要。然而最近出现的有限元分析建模技术比较符合我们的需要，从有限元分析技术的各种特点来看，它具有节省设计时间、缩短周期和提高质量的优点，而且在当代计算机的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
各项技术、还有各种计算方法的发展速度十分迅猛。此外，由于有限元分析的诸多优点，也为其在许多的工程设计和重大科学研究方面留下了很好的印象。因此它就逐渐成为了一种可以有效解决较为复杂工程设计中计算分析问题的方法。在现实生活中的许多方面都已经离不开有限元分析计算（比如车辆、航天器等）。所以说，现在使用有限元分析方法来设计分析良好的锅炉是非常有效和可靠的。
1.2国内外研究现状
1.2.1国内现状
国内的中小型企业所拥有的锅炉设备水平一直以来都是比较落后的，这个原因很多，主要是受企业中的经济和基础技术的限制。在当时国内有许多的中小型的锅炉的操作水平单一，其操作水平依然只停留在单纯的手动和低科技含量的仪表操作上。直到在80年代的中后期，我国大力发展、逐步的引入了许多较为先进的锅炉控制技术，由此也间接的推动了采用计算机来控制锅炉技术的发展[1]。转眼到了本世纪，为了与时俱进，通过改善锅炉的基本操作状况，来逐步降低能耗，配合环保这一主题，来减少污染物的排。于此同时国内在人工智能理论这方面的发展也逐渐的成熟起来，大规模的使用智能的控制技术也与当时的潮流相匹配。因此对新一代锅炉的研发提供了一些必要的基础。近几年国内的对提供热量的锅炉燃烧系统的自动控制大多数是通过以油为燃料和以气体为燃料的锅炉来完成的，对于以煤为燃料的锅炉而言，由于长期滞留下来的问题的影响，它的控制依旧没能得到理想的解决[2]。时代在变化，科技也在发展，新兴的变频技术在国内逐步成为主流。这项技术也应用到了锅炉的控制上，其中包括了三种主要方式①全自动变频定压技术，②锅炉鼓和引风机变频控制技术，③循环泵变频控制技术，可以对系统进行质调节[3]。这三种控制方式既可以单独也可以组合起来使用，但最终还是离不开人工控制，要想达到节能的效果还是要看工作人员的经验和基本素质。
与国外相比，国内发展限元分析方法的起步相对较晚，这很大的原因是受国内的计算机发展落后有关系。研究人员少、学术文章少，导致有限元发展缓慢。早在20世纪70年代末国内就逐步开始向国外学习，并且成功的引进了美国的SAP5线性静力和动力分析程序，这个分析程序对美国来说不算什么，但对当时白手起家的中国来说意义深远。从此在国内掀起了利用有限元分析程序来解决和分析在工程制造中所遇到的问题，但其中还有许多难题无法解决。直到80年代出期，盼望已久的非线性分析程序ADINA的到来，在线性分析程序所遇到但未能解决的难题便得到了很好的解决[4]。但是受国内计算机发展水平的限制，当时在国内拥有中大型计算机的少之又少，只有个别的企业安装了有限元分析程序，这种现象导致了国内的个人使用成本偏高。直到拥有高的性能的PC机的出现，同时推动了PC版本的有限元分析程序的研发和植入。紧跟发展的潮流，在国内的有限元软件的发展开始围绕着PC平台来进行研发和创新的，而且其在当时国内的发展与之前相比非常的成功。尽管拥有的用户在不断增加，但是国内的有限元软件的种类还是比较单一的。所以，国内在处理一些模型较为复杂和数据庞大的工程问题上，有限元的使用就显得有十分无奈。
随着时代的进步，让人可喜的现象出现了，那就是越来越多的学者积极的投身于与有限元相关方向的研究当中。比如学者张润宏和朱良生在支柱结构有限元的研究方面提出了在船舶的设计的各种样式的支柱上面利用有限元的计算分析来对其进行必要的强度校核的方法；还有学者岑松在广义协调元与新型自然坐标法的结构有限元分析方面出了重要贡献。像上面学者一样的人还有很多，我就不在列举，相信随着国人思想的会有多的人投入到有限元研究中。
1.2.2国外现状
国内与国外的差距还是比较明显的，如今对锅炉的操作控制上面，国外早已经通过计算机来有效的对锅炉进行实施自动的控制，而且在控制方法上面已经使用了像最优化的控制法等许多现代的控制理论中的方法[5]。由于有诸多优良的方法来控制，使得国外的锅炉有着非常高的热利用效率、锅炉的运行也非常平稳，并且良好的运行带来了良好的排放控制。
目 录
第一章 序言 1
1.1研究背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1国内现状 1
1.2.2国外现状 2
1.3研究内容及意义 3
第二章 有限元软件的介绍 4
2.1软件的简介 4
2.2软件的特点 5
第三章 锅炉模型的建立 7
3.1模型的参数与材料介绍 7
3.2锅炉模型的建立 8
第四章 锅炉的有限元分析 11
4.1模型的静力分析介绍 11
4.2锅炉模型的静力分析 11
4.2.1前处理工作 11
4.2.2后处理工作 14
4.2.3结果分析 16
结束语 17
致 谢 18
参考文献 19
第一章 序言
1.1研究背景
一个国家的社会经济发展，离不开各种基础行业的发展。电力行业就是基础行业之一。虽然现在的社会是被信息所主导的，但是信息的传递还是离不开电能。尽管世界各国都加快了对新能源方面研究步伐，但是从目前的发展来看新能源还是不太可能取代传统的火力来发电，只能作为临时的供电措施来使用，目前情况下还不太可能作为基础负荷被大力使用，因此传统的火力发电方式还是当今世界电力发展的主要方式。因此，高性能、高产能、低消耗、低排放、使用寿命长以及制造时间短的锅炉是我们所需要。然而最近出现的有限元分析建模技术比较符合我们的需要，从有限元分析技术的各种特点来看，它具有节省设计时间、缩短周期和提高质量的优点，而且在当代计算机的 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
各项技术、还有各种计算方法的发展速度十分迅猛。此外，由于有限元分析的诸多优点，也为其在许多的工程设计和重大科学研究方面留下了很好的印象。因此它就逐渐成为了一种可以有效解决较为复杂工程设计中计算分析问题的方法。在现实生活中的许多方面都已经离不开有限元分析计算（比如车辆、航天器等）。所以说，现在使用有限元分析方法来设计分析良好的锅炉是非常有效和可靠的。
1.2国内外研究现状
1.2.1国内现状
国内的中小型企业所拥有的锅炉设备水平一直以来都是比较落后的，这个原因很多，主要是受企业中的经济和基础技术的限制。在当时国内有许多的中小型的锅炉的操作水平单一，其操作水平依然只停留在单纯的手动和低科技含量的仪表操作上。直到在80年代的中后期，我国大力发展、逐步的引入了许多较为先进的锅炉控制技术，由此也间接的推动了采用计算机来控制锅炉技术的发展[1]。转眼到了本世纪，为了与时俱进，通过改善锅炉的基本操作状况，来逐步降低能耗，配合环保这一主题，来减少污染物的排。于此同时国内在人工智能理论这方面的发展也逐渐的成熟起来，大规模的使用智能的控制技术也与当时的潮流相匹配。因此对新一代锅炉的研发提供了一些必要的基础。近几年国内的对提供热量的锅炉燃烧系统的自动控制大多数是通过以油为燃料和以气体为燃料的锅炉来完成的，对于以煤为燃料的锅炉而言，由于长期滞留下来的问题的影响，它的控制依旧没能得到理想的解决[2]。时代在变化，科技也在发展，新兴的变频技术在国内逐步成为主流。这项技术也应用到了锅炉的控制上，其中包括了三种主要方式①全自动变频定压技术，②锅炉鼓和引风机变频控制技术，③循环泵变频控制技术，可以对系统进行质调节[3]。这三种控制方式既可以单独也可以组合起来使用，但最终还是离不开人工控制，要想达到节能的效果还是要看工作人员的经验和基本素质。
与国外相比，国内发展限元分析方法的起步相对较晚，这很大的原因是受国内的计算机发展落后有关系。研究人员少、学术文章少，导致有限元发展缓慢。早在20世纪70年代末国内就逐步开始向国外学习，并且成功的引进了美国的SAP5线性静力和动力分析程序，这个分析程序对美国来说不算什么，但对当时白手起家的中国来说意义深远。从此在国内掀起了利用有限元分析程序来解决和分析在工程制造中所遇到的问题，但其中还有许多难题无法解决。直到80年代出期，盼望已久的非线性分析程序ADINA的到来，在线性分析程序所遇到但未能解决的难题便得到了很好的解决[4]。但是受国内计算机发展水平的限制，当时在国内拥有中大型计算机的少之又少，只有个别的企业安装了有限元分析程序，这种现象导致了国内的个人使用成本偏高。直到拥有高的性能的PC机的出现，同时推动了PC版本的有限元分析程序的研发和植入。紧跟发展的潮流，在国内的有限元软件的发展开始围绕着PC平台来进行研发和创新的，而且其在当时国内的发展与之前相比非常的成功。尽管拥有的用户在不断增加，但是国内的有限元软件的种类还是比较单一的。所以，国内在处理一些模型较为复杂和数据庞大的工程问题上，有限元的使用就显得有十分无奈。
随着时代的进步，让人可喜的现象出现了，那就是越来越多的学者积极的投身于与有限元相关方向的研究当中。比如学者张润宏和朱良生在支柱结构有限元的研究方面提出了在船舶的设计的各种样式的支柱上面利用有限元的计算分析来对其进行必要的强度校核的方法；还有学者岑松在广义协调元与新型自然坐标法的结构有限元分析方面出了重要贡献。像上面学者一样的人还有很多，我就不在列举，相信随着国人思想的会有多的人投入到有限元研究中。
1.2.2国外现状
国内与国外的差距还是比较明显的，如今对锅炉的操作控制上面，国外早已经通过计算机来有效的对锅炉进行实施自动的控制，而且在控制方法上面已经使用了像最优化的控制法等许多现代的控制理论中的方法[5]。由于有诸多优良的方法来控制，使得国外的锅炉有着非常高的热利用效率、锅炉的运行也非常平稳，并且良好的运行带来了良好的排放控制。
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