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变速箱是装甲车辆传动装置中一个重要部件,其性能直接关系到装甲车辆在战场上的战斗能力的发挥;但由于变速箱结构复杂,零部件较多,在各种恶劣的战场环境下,难免出现各种故障,因此要对其进行动态分析.文中建立了坦克变速箱体详细的有限元模型,利用有限元法对变速箱中的主要部件(齿轮)的动态特性进行了详细地分析,分析的结果表明,通过分析变速箱系统动态特性,找出其振动规律,对指导变速箱结构设计和改进,降低其故障率具有重要的现实意义.
本文以船用锅炉锅筒为对象，采用三维有限元方法，对锅筒变负荷过程进行数值模拟， 得到了锅筒的应力分布情况。结果表明，锅筒上升管与筒体相贯处存在应力集中，应力最大值点 位于轴向截面内转角（A 点）附近；锅筒内蒸汽参数大幅变动时，内外壁温差引起的热应力对总 应力值的大小起主要作用。
机舱罩是风电机组中保护内部零件的大型壳体结构，它承受的载荷复杂多变，需要有较高的强度和承载能力；工作环境恶劣，需要较强的耐腐蚀性；安装在塔筒顶部，需要减轻自身重量，所以机舱罩由复合材料制成。复合材料的力学特性不同于传统金属材料，不同的铺层方法对机舱罩的结构强度有很大的影响。因此，对复合材料机舱罩进行结构分析研究具有重要的工程应用价值。论文对复合材料机舱罩进行铺层方法研究、强度分析、失效分析以及模态分析，具体研究内容如下：①机舱罩载荷设计计算。计算载荷要综合考虑机舱罩各个区域的体型系数，才能准...
合山电厂4、5号汽轮机机系北京重型电机厂生产的N75-90/535型，功率75MW机组。4号机在运行40085小时后，于1986年9月大修时，在汽轮机转子前轴封弹性槽、调节级前轴肩过渡圆弧及第1-3级隔板汽封弹性槽等中心位，发现14条周向裂纹，其中7条为整周裂纹，最大的裂纹深度为8-10MM，5号机在运行38228小时后，于1987年5月大修时，除在前轴封热槽、调节级前轴肩第1-3级隔板汽封弹性槽发现裂纹外，还在第1、2、3级隔板汽封两侧发现微小裂纹、5号机转子共有18条周向裂纹、最大裂纹深 16MM。转子出现如此严重裂纹，转子是否该报废需采用科学的填重态度。通过对汽轮机转子几何结构尺寸分析及对机组运行日志查阅与统计分析，并对同类型机组调查，根据断口形貌确认转子裂纹属于高温大应变疲劳裂纹，通过弹塑性有限元法和解决析法应力集中系数及热应力计算分析确变产生裂纹原因主要两个方面，一方面是转子热槽、轴肩等中心位应力集中系数过大、表面加工粗糙；另一方面为运行参数不稳定，主蒸汽温度幅度波动、机组启停频繁使转子产生过大的热应力。5号机发现裂纹以后，制造厂认为，与转子出厂前原始数据相比，材料的机械性能明显下降，且组织有脆化现象。从技术安全角度出发、该转子不能继续使用。两根转子材料系奥地利进口的DCMV58，分别在两根转子节级、前轴肩裂中心位取样，进行材质状况和断口分析、化学分析结果表明两根转子的化学成份符合对转子的成份要求。并把5号机取样与库存主坯同样中心位取样作冲击，脆性转变温度，拉伸、硬度、金相等一系列机械性能试验比较，结果表明，5号机转子各种机械性能指标均符合奥地利DCMV58钢所规定的标准。运行4万小时后的材质，未发现明显异常，排除5号机材质变脆的看法，使机组继续投运，免于报废。采用低速平衡台，加上临时刀架车削转子裂纹，将弹性槽、轴肩过渡圆弧增大，使应力集中系数明显降低，弹性槽应力集中系数从576下降到47以下，调节级前轴肩处由原417下降到30以下。并对加工后转子运行强度校核、计算分析结果表明转子处理后可满足安全运行的要求。为保证机组安全运行，提出机组安全运行措施，还对两台机运行了振动监测和转子热力，寿命消耗监测。4、5号分别运行小时后揭缸检查，均未发现裂纹，两机至今安全运行。如果转子报废，除支付一根转子价值150万元外，还要影响机组一年发电，以5号机为例，从日处理后投运一年，多发电345亿度，每度电按0.08元计，一年增加产值2768万元。如按广西地区电力产值、按每度电26元计，一年可产生经济897亿元。至今(89、12)4号机已运行近三年， 5号机运行近2年零5个月，合山电厂转子裂纹的原因分析与处理，对同类事故机组提供了经验和依据。1988年7月湖南省鲤鱼江电厂同类型75MW汽轮机转子也发生裂纹，就借鉴合山电厂的经验。
贯流式水轮机机组座环是其主要承载部件,对座环的强度校核非常重要.传统上,将座环与机组灯泡体联成整体考虑进行有限元计算,可减少初步受力分析和模型加载的复杂程度,并可进行动态分析得到机组动态性能结果,但该方法增加了计算模型的规模.本文介绍采用有限元计算软件,但将座环部件单独取出进行静力分析的一种方法,将动态分析交由另一模型计算.该方法虽然由于需将机组所受载荷转化为座环所受载荷以及分配到受载节点上而增加了初步受力分析的计算量以及计算模型加载的复杂程度.但没有增加计算模型规模及计算机的计算量,从而在计算机容量允许及耗时不大量增加的情况下,获得座环内部细微部分的精确的强度计算结果,为结构设计提供更准确的参考依据.根据该计算结果对结构设计和板材选择进行修正,实现优化设计以降低制造成本,并可为以后机组设计提供参考.
空冷器即空气冷却器，它是以空气为冷却介质来实现对流经管内的各种流体进行冷却或冷凝的，在石油化工等各个行业中都有着非常广泛的应用。空冷器前端法兰由于形状不规则，在设计时存在以下问题：①将法兰作为环来处理，并假定所有的结构包括螺栓和密封垫都是弹性变形，这种方法不够精确;②在实际运用中，用不适当的弹性分析方法，来解释加载到屈服点以上的螺栓及密封垫在外加接触压力下的蠕变，这样的复杂情况处理是很困难的;③参照现有的法兰标准进行计算，使法兰厚度偏大，造成材料浪费。又增加了工人的劳动强度。为了获得更精确的分析结果，本文采用有限元分析方法对空冷器前端法兰进行了分析。在建立有限元模型时，所有螺栓都用相同直径的圆柱体代替，这些圆柱体的截面积和螺栓总面积相同;螺栓载荷采用沿螺栓面均布的方法;垫片压力采用沿垫圈环面积均布的方法;法兰开孔应力，像处理开孔板一样进行分析计算。利用有限元方法对空冷器前端法兰各主要受力点进行应力分析设计，使法兰厚度减薄了10％～20％。该计算结果对不规则形状的法兰厚度设计分析提供了一种参考。
大气气溶胶是固体或液体微粒悬浮于空气中形成的分散体系，其对自然环境和人类健康有着重要影响.由于大气气溶胶可以散射和吸收太阳短波辐射以及红外辐射，从而产生直接辐射强迫；与此同时，它们还可以作为凝结核改变云层性质和降水效率，影响云的辐射特性，产生间接辐射强迫.因此，大气气溶胶在大气辐射和气候变化的研究中占有重要地位.此外，细小的气溶胶颗粒可以被人吸入到身体中，造成健康问题.由空气污染形成的烟雾会降低空气的可见度，从而对交通运输产生影响.鉴于大气气溶胶的重要影响，如何准确有效的对气溶胶的时空分布进行预测.成为国际学术界的重要研究课题之一。　　
气溶胶输运模型是一个复杂的多组分系统.描述了气溶胶的多个物理和化学过程.例如排放，输运，沉降以及气溶胶成核，凝结/蒸发，凝并以及气溶胶化学等气溶胶过程，是气溶胶预测的重要工具.人们开发了多个化学输运模型用于模拟跨区域的气溶胶浓度变化.如URM MODEL(ODMAN ANDRUSSELL，1991)，UAM-AIM MODEL(SUN AND WEXLER.1998)，MODELS-3/CMAQ(MEBUST ET AL..2003)[50]，PMCAMX[27]，和WRF/CHEM MODEL[30]等.在WRF的模拟过程中，对向量方程在水平和垂直空间方向上对流过程的计算，是结合3阶RUNGE-KUTTA，时间迭代格式和一般的显式差分方法.为保证数值格式的数值稳定性.在计算中需要采用小时间步长，从而带来较大的计算量.在其他气溶胶输运模型中，也存在类似问题.由于气溶胶输运模型需要用于跨区域长周期的数值模拟，因此需要发展一个可以应用大时间步长进行计算的有效的数值方法。　　
气溶胶动力学方程是一组非线性积分微分方程([70])，描述了气溶胶在凝结，凝并和沉积过程中，气溶胶矢径分布随时间的变化.迄今已有多个数值方法用于求解气溶胶动力学方程，如区域方法(SECTIONAL METHOD)([29]，[52])，动量法(MOMENT METHOD)([10]，[69])，模式法(MODAL METHOD)([1]，[86])，随机法(STOCHASTIC METHOD)([17]，[79])和有限元方法(FINITE ELEMENT METHOD)([67])等.区域方法的精度数值较低并会出现数值扰动；模式方法精度较高，但是缺乏气溶胶分布的物理意义并且无法有效解决气溶胶多组分问题；动量方法是基于单组分气溶胶的物理化学属性得到气溶胶矢径分布，但是在处理多组分气溶胶问题时存在局限；随机方法无法得到令人满意的误差精度.近期的研究中，LIANG([48])提出了分裂小波算法求解关于时间，空间和气溶胶矢径的空间气溶胶动力学方程.由于对流凝结项和非线性凝并项的存在，气溶胶的矢径分布非常不均匀，是一个剧烈变化的多对数正态(MULTIPLE LOG-NORMAL)分布.因此，提出能够准确求解包含对流凝并项和非线性凝结项的气溶胶动力学方程的有效方法，具有非常重要的意义。　　
很多自然界的气溶胶以及由人类活动产生的气溶胶包含有多个化学组分.气溶胶化学成分和人类健康之间有着重要的联系，例如，含有较多酸性组分气溶胶粒子的降雨和大雾会对人体的呼吸道及皮肤造成伤害.并且，气溶胶粒子的化学组成与气溶胶颗粒的增长率相关，从而会影响气溶胶凝结过程的气溶胶分布变化.因此，研究多组分气溶胶系统的分布状况具有重要的意义.对于多组分气溶胶动力学方程的模拟求解，KIM，Y.和SEINFELD，J.提出了区域方法(SECTIONAL METHOD)([38]，[39])，TSANG.，T.([77])提出了移动有限元方法，KOURTI，N.和SCHATZ，A.提出了蒙特卡罗方法([42]).但是这三种方法的数值精度都较低，无法得到满意的计算结果。　　
气溶胶热力学平衡预测是一个复杂的多态多组分系统，包括多态(气，液.固)和多个输入输出组分.在大规模气溶胶预测中，会涉及到不同地区的多种类型气溶胶，例如城市气溶胶，非城市内陆气溶胶和海洋气溶胶等。过去的时间内，研究者们建立了多种气溶胶热力学平衡模型.例如早期阶段的EQUIL(BASSETT AND SEINFELD，1983)，MARS(SAXENA ET AL.，1986)和SEQUILIB(PILINIS AND SEINFELD，1987)是被广泛应用的NH+4-SO2-4-NO-3气溶胶热力学平衡模拟预测系统.在近些年，又发展了多种包含海盐组分F钠盐和氯盐)的新模型，例如SCAPE2(KIM ET AL.，1993A，B；KIM AND SEINFELD，1995：MENG ET AL.，1995)，AIM2(CLEGG ET AL.，1998)，ISORROPIA(NENES ETAL..1998 AND1999)，EQUISOLVⅡ(JACOBSON ET AL.，1996；JACOBSON，1999)，GFEMN(ANSARI AND PANDIS，1999)，EQSAM(METZGER ET AL.，2002；TREBSET AL.，2005)，MESA(ZAVERI ET AL.，2005A)，ADDEM(TOPPING ET AL.，2005)，UHAERO(AMUNDSON ET AL.，2006)，以及ISORROPIAⅡ(FOUNTOUKIS ET AL.，2007).此外，MESA，EQSAM和ISORROPIAⅡ则在模拟系统中加入了对CA，K，MG的处理.这些模型所采用的计算方法通常是通过迭代方式求解热力学平衡方程，会导致求解过程中大量的计算，而且在跨区域的大规模气溶胶预测中，使用传统方法会遇到计算瓶颈。　　
在导师王文洽教授和梁栋教授的悉心指导下，本文作者关于多组分气溶胶的预测问题做了部分研究工作.在多组分气溶胶输运模型方面，将算子分裂方法与特征线有限差分方法结合，提出了可应用大时间步长进行计算的特征有限差分算法(CFDM).在气溶胶动力学方面，提出了有效的二阶特征有限元方法，用于解决与时间和矢径分布相关的非线性气溶胶动力学方程，以及和气溶胶组分相关的多组分气溶胶动力学方程，并且给出了关于时间方向二阶精度的严格证明.另外，我们提出了多功能MC-HDMR方法，用于气溶胶热力学平衡预测，可以对跨区域的多种类型气溶胶进行有效计算，并可大幅减少CPU计算时间.数值算例的结果表明，我们所提出的方法在多组分气溶胶预测中具有很好的效果。　　
在第一章中，我们介绍了气溶胶的基本背景，气溶胶数值模拟的重要意义，并给出了多组分气溶胶输运问题、气溶胶动力学问题和气溶胶热力学平衡问题的描述，以及相关的模型介绍和研究现状。　　
在第二章中，我们给出了包含多个物理和化学过程的多组分气溶胶输运模型以及算子分裂方法的介绍，提出了用于多组分气溶胶输运模型的特征有限差分方法(CFDM)，可以在气溶胶模拟中采用大时间步长进行计算.通过一个具有精确解的二维区域内的GAUSSIAN HUMP传播问题的计算，对CFDM的计算效果进行测试，通过比较采用大时间步长的CFDM计算结果和采用小时间步长的RUNGE-KUTTA方法(RKM)的计算结果以及精确解，可以看到我们的方法可以使用大时间步长进行计算并取得满意的结果.之后，我们对PITTSBURGH附近区域的硫酸盐气溶胶输运问题进行了模拟计算.模拟结果表明，硫酸盐气溶胶的覆盖区域随时间而增大，并且是沿风向进行扩张.当风速增大一倍时，在同时间段内，硫酸盐气溶胶的覆盖区域大幅增加.另外，我们应用气溶胶输运模型对美国东北部及相邻区域的2400 KM×1800 KM范围内的气溶胶分布进行了模拟，在计算中CFDM的时间步长为1800S.我们给出了NEW YORK地区，一个农村地区和一个海洋地区的72-HOUR模拟结果，可以看到在三个地区中，NEW YORK地区的PM2.5浓度最高，海洋地区的最低。在NEW YORK地区和农村地区，硫酸盐，硝酸盐和铵盐是气溶胶的主要组成部分，而在海洋地区，海盐(钠盐和铵盐)是气溶胶的主要组成.此外，模拟结果显示了低温环境有利于硝酸盐的生成.通过包含和不包含气溶胶沉积过程的计算，可以看出沉积过程对气溶胶粒子，特别是矢径较大的气溶胶粒子的消除有着重要贡献.最后，我们对美国东南部区域的120小时模拟结果进行了研究，发现在城市及周围区域的PM2.5硫酸盐，硝酸盐和铵盐浓度较高，海盐气溶胶主要存在于沿海和海洋地区。　　
在第三章中，我们考虑了与时间和矢径相关的非线性气溶胶动力学方程。研究大气环境中的气溶胶动力学过程对于大气模拟非常重要.气溶胶动力学方程中包含对流项(凝结过程)和非线性项(凝并过程)，因此对准确求解造成了很大困难.为得到多重对数正态气溶胶矢径分布的高精度预测结果，我们提出了气溶胶动力学方程的二阶特征线有限元方法，并给出了时间方向误差精度二阶的严格证明.相对于时间方向一阶精度的经典特征线方法，我们所提出的数值格式大大提高了计算精度.在第三章最后，我们对气溶胶的多重对数正态分布问题进行了数值实验，计算结果验证了我们的理论分析结果。　　
在第四章中，我们提出了多组分气溶胶动力学方程(4.1.1)的二阶特征有限元方法，利用特征线方法和二阶外推方法，分别对多组分气溶胶动力学方程中的对流项和非线性凝并项进行处理，并给出了特征线数值格式沿时间方向二阶精度的严格证明.对多组分气溶胶实际问题的数值实验计算结果验证了理论分析结果.本章中所得到的结果在多组分气溶胶动力学研究的理论分析和计算应用方面均具有重要意义。　　
在第五章中，对于多态多组分的高维气溶胶热力学平衡预测问题，我们提出了多功能移动切割点HDMR.方法(MOVING-CUT HIGH-DIMENSIONAL MODELREPRESENTATION(MC-HDMR.)).此方法基于全热力学平衡模型如ISORROPIA建立一个气溶胶预测数据库系统.所建立的气溶胶预测系统可以有效的计算高维区域内的气溶胶热力学平衡预测问题，气溶胶浓度的预测范围可从10-9MOL M-3到10-5 MOL M-3.并可以对包含海盐组分的多种类型气溶胶进行模拟.数值算例的计算结果表明了所提出方法的有效性.与经典的气溶胶热力学平衡算法ISORROPIA相比，使用多功能MC-HDMR方法可以大幅减少计算CPU时间.进一步的，我们对城市，非城市内陆地区和海洋地区的三种类型气溶胶进行了模拟，得到了多个组分的预测结果，多功能MC-HDMR方法的计算结果与气溶胶热力学平衡模型ISORROPIA和AIM2的预测结果相符.最后，我们应用多功能MC-HDMR方法，ISORROPIA和AIM2对欧洲和亚洲城市进行了实际气溶胶模拟.三种方法的计算结果非常一致.预测结果表明，在六个欧洲城市中，HU02，IT01和NL09有较严重的交通污染；在SHANGHAI地区，由人类活动造成的气溶胶污染，较其他亚洲城市更为严重；此外，HONG KONG地区的气溶胶受海洋环境的影响较大。
柴油机的零部件中，机体是铸造的箱体零件，构成柴油机的骨架，支撑和固定着柴油机的所有运动部件，使其在工作时保持相对准确的位置。机体的可靠性对整个柴油机的性能有着重要的影响，在设计过程中必须进行深入地分析和计算，对结构强度和刚度有一个较为准确的估计，以便合理地改进和优化设计方案，取得令人满意的设计效果。
柴油机机体的强度分析和优化设计技术一直是柴油机零部件研究的难点，不仅因为它尺寸大，而且受力复杂，建立机体的计算模型有一定的困难。随着计算机软硬件技术的发展，对机体进行有限元分析己成为辅助设计的重要手段。
有限元法是一种通用的数值分析方法，是目前研究复杂结构受力问题最为可靠和有效的手段。本文应用模态分析理论和有限元技术，对珀金斯3100柴油机机体的自由模态和三缸最大爆发压力工况下机体的变形和应力分布情况进行了研究。在pro/e软件平台上建立了机体的三维实体模型，并对其进行了合理的简化，在patran软件中选用六面体单元对机体三维实体模型进行了手动网格划分，建立了机体的有限元模型。采用工程上常用的lanczos法计算出机体自由模态的固有频率和振型，通过振型分析，找到机体振动的薄弱部位，为优化机体的结构设计提供了理论参考。在模态分析的基础上，考虑柴油机的稳态工作状况，以气缸燃气压力、活塞连杆机构运动的惯性力和活塞侧压力等为主要因素，确定机体所受的激励力，利用nastran解算器对3100柴油机机体进行了应力和变形计算，并根据计算结果进行了强度校核，分析结果对机体设计和机体结构的优化具有重要的指导意义。
机舱在风力发电机中是一个很重要的受力部件,本文基于ANSYS有限元软件平台,通过对机舱进行静力分析和模态分析,得出机舱应力分布图及最大应力值、机舱前五阶的固有频率及振型.根据最大应力出现的位置和机舱振型,提出优化方案,为风力机研究中虚拟设计方法的应用进行了一次有益探索.
本文从计算模型、边界条件和作用载荷三个方面系统地总结了半个世纪以来曲轴计算方法的发展.文中引用了大量的参考文献,从简支梁模型、连续梁模型、空间刚架模型直到曲柄刚度等效法以及近几年出现的用子结构方法对整根曲轴的分析都作了详细的阐述.最后以16V240ZJ柴油机曲轴为例,给出了曲轴精细分析计算方法在实际工作中的应用.、
微型锅炉是工业熨斗的一个重要组成部件,它的强度、刚度和可靠性对工业熨斗性能起着重要的作用.对TSK-7601锅炉的强度和刚度分析是该文的主要研究内容之一.在解决复杂设计问题时,将有限元法引入到优化设计中,能从众多的设计方案中优选到最合适的设计方案,能大大提高设计效率和设计质量.利用有限元法和SUB-PROBLEM优化算法,对锅炉的壁厚进行结构优化设计,并利用有限元数值模拟与实验相结合的办法,使锅炉的结构和性能达到最优.该文探讨了用于锅炉分析的单元类型的选择,以及有限元分析中划分网格时应遵循的原则(如网格数量、网格疏密、单元阶次的选取和网格质量的评判等).探讨了锅炉结构的简化、载荷约束的模拟和有限元模型的建立方法.并利用PRO/E软件建立了锅炉的参数化实体模型,对模型进行了简化,将模型导入有限元软件中,然后利用有限元法和SUB-PROBLEM优化算法,编写了锅炉壁厚的优化程序,对锅炉壁厚进行了优化分析.最终设定与实际工作状态相符合的约束条件,进行数值分析,得出锅炉、螺栓、筋条等各个部位的节点应力、应变分布.模拟和实验分析表明,分析结果准确可靠,最终该文根据模拟和实验分析数据对不合理的部位进行了结构改进.在壳体内部增加筋条,通过结构改进,明显的提高了锅炉的整体强度.
该文结合有限元法及边界元法,对4118z型柴油机油底壳的辐射噪声场进行了计算和预测,提出了降低油底壳辐射噪声的方法.全文分四部分:第一部分建立油底壳的结构有限元模型;第二部分验证结构有限元模型的正确性与准确度;第三部分通过建立声场边界元模型,对油底壳的辐射噪声场进行了预测;第四部分提出了油底壳低噪声设计的方法,并进行了计算分析.该文利用软件ansys对油底壳进行了模态分析,并利用实验验证了计算结果;接着进行了频谱分析,得到了油底壳结构振动的分布情况;在此基础上,通过结构灵敏度分析,提出了油底壳低噪声设计的思路与方法;最后将结构的频谱分析结果转化为声场的边界条件,进而利用软件sysnoise通过边界元法预测了油底壳辐射噪声场的分布和改进结构参数后的效果.
该文首先介绍了内燃机的发展方向和现代设计要求;然后系统地阐述了内燃机现代设计理论和方法,并对有限元法和模态分析法作了详细的理论介绍;在该文的最后部分中,应用sdrc公司的i-deas软件对xn2110柴油机机体进行了有限元分析:首先运用i-deas软件的变量化造型技术对该机体进行了三维实体造型,然后利用四面体等参元法建立了机体的有限元模型,并对该模型求解并分析了模态计算结果,根据计算结果对机体的刚度和强度进行了分析和评价,通过"设计—分析评价—修改设计—再分析评价"的现代设计过程得到了刚度和强度比较合理的机体几何模型,大大提高了设计质量,缩短了设计周期,减少设计费用.实践证明:变量化实体造型技术使机体这样复杂的壳类零件的设计变得简单、快捷;利用有限元分析技术和模态分析相结合的方法有利于机体的优化设计,为今后的发动机设计提供了一种新思路.
由于长期工作在恶劣的环境下，柴油机燃烧室零部件要承受很高的热负荷和机械负荷，这些负荷所产生的综合应力影响了燃烧室零部件的使用寿命，其可能导致的咬缸、拉缸、结焦等故障严重危害了柴油机的耐久性和可靠性。因此一个可靠的产品必须对燃烧室零部件的温度、应力和变形进行分析。
本文回顾了柴油机传热与热负荷研究的发展和现状，对柴油机的热状态、热负荷和机械负荷进行了定义和说明，建立了l16/24型柴油机燃烧室零部件的三维有限元模型；应用有限元分析技术进行了温度场、机械应力场、热应力场及耦合应力场的分析研究。采用热电偶法测量了柴油机缸套的温度，校验了缸套温度场的有限元计算结果。具体研究工作包括：
1.系统地阐述了求解柴油机燃烧室部件热负荷和机械负荷的基本原理和方法，介绍了应用有限元法进行数值求解的方法。
2.以l16/24型柴油机为研究对象，依据l16/24型柴油机燃烧室零部件的二维图纸，利用三维建模软件建立其各部件的有限元分析模型。
3.确定了有限元分析的边界条件。
4.利用msc有限元软件进行了温度场、机械应力场、热应力场、耦合应力场及活塞顶与活塞裙接触计算分析研究。
5.以l16/24型柴油机为试验对象，采用热电偶法测量了缸套温度，通过对缸套温度瞬时变化的测量，校验了缸套温度场有限元计算结果，为修正有限元温度场计算结果提供边界条件。
最后对研究成果和有关问题进行了总结，对今后的工作做出了展望。
本文用模态分析的方法研究了水平轴风力机桨叶的结构动力学特性。模态分析是近年来应用于运动系统结构动力学研究的主要方法，对于风力机叶片这样的多自由度不规则形状结构，应用模态分析的方法更具有实际意义。模态分析主要可分为实验模态分析和计算模态分析两种方法。本文首先从实验模态分析和基于有限元算法的计算模态分析两个方面入手，对自行开发的300w风力机桨叶建立模型并分析其模态特性，得出了合理的叶片有限元计算分析模型。在此基础上，应用该计算模型研究了自行开发设计的600kw大型风力机桨叶的结构动力学特性。对小型300w桨叶的实验模态分析通过对输入和响应信号的测量，经过分析系统（das）进行参数辨识，获得桨叶的模态特性参数——固有频率和振型。计算模态分析采用了有限元的方法，在自行开发的风力机气动与结构cad软件中进行建模和前处理网格划分，然后用algor-fea有限元分析软件计算该300w叶片的模态参数。通过两种分析方法的分析结果得出了该风力机桨叶的结构动力学特性。
汽轮机叶片在设计、加工、安装、运行等环节，都存在大量不可测或不可控因素，从而导致叶片结构响应出现随机性。目前叶片强度分析采用的确定性模型很难解释设计合格的叶片在使用中发生损坏的现象，更不能准确定量地评价出叶片究竟在多大程度上是安全的。因此，考虑随机因素的影响，对叶片强度进行可靠性分析和设计成为叶片高可靠性工作的迫切要求。
由于叶片功能函数通常为随机变量的隐性表达，不能直接应用传统可靠性分析方法对其进行可靠性分析。因此，本文引入响应面思想，提出了基于有限元(fem)、响应面(rsm)和montecarlo模拟法(mcs)相结合的叶片强度可靠性分析方法。在叶片有限元参数化建模和试验设计基础上，分别采用多项式响应面法(mrsm)和神经网络响应面法(ann)构建结构响应与随机输入变量之间的近似解析表达式，并代替有限元模型，同时结合montecarlo模拟技术得到叶片结构响应包括最大变形、最大应力、静频率、动频率的统计分布参数和概率累积分布函数：在合理确定功能函数的基础上，运用该方法分别对等直叶片和扭叶片进行了静强度可靠性分析和振动可靠性分析，并以latinhypercube样本montecarlo模拟法计算结果作为相对精确解，对两种不同响应面法进行了对比。本文所提fem—rsm—mcs方法不仅可以直接使用现有的确定性有限元分析程序，而且通过响应面方法构建了有限元数值分析和montecarlo模拟技术相联系的桥梁，大大降低了叶片可靠性分析的计算量，成功解决了隐性功能函数下叶片强度可靠性分析问题，具有重要的理论和工程应用价值。
引入概率敏感性分析概念，通过montecarlo模拟结果和统计显著性检验，分别得到了叶片最大应力、最大变形、静频率、动频率对各随机输入变量的概率敏感性，定量地判断出随机输入变量对叶片结构响应的影响程度，同时，通过结构响应与随机输入变量之间散点图和趋势曲线的绘制，定量地分析了如何改变随机变量及其变动范围以提高叶片的可靠性，所得结论对工程实际应用具有一定的指导意义。
叶片是航空发动机的主要零件之一，结构及承载情况十分复杂，其结构设计质量，直接关系到发动机的性能、耐久性、可靠性。在实际使用中，由于叶片的破坏而造成发动机失效甚至飞机失事的例子时有发生。因此，在发动机叶片的设计中对叶片的静动应力强度分析应十分重视，它是发动机设计的重要依据。本文旨在建立一个航空发动机转子叶片静力分析和振动特性分析的三维有限元分析系统，为进一步研究转子叶片结构可靠性，提供必要的平台和基础。
本文根据航空发动机叶片的结构特点，采用分块剖分的思想，把叶片分成了叶身、缘板和榫头三个子块，建立了一个适应于一般三维结构体的通用有限元网格生成算法，根据设计中实际使用的以流面形式给出的三维空间几何数据、温度场和材料性能参数，编制了压气机叶片的专用前处理程序。为了获得适用于有限元计算的单元网格引入了广义四边形的概念，增强了有限元网格剖分的适应性。
本文给出了压气机叶片三维有限元的后处理方法，采用图形和文件形式输出计算结果。为此编制了与AUTOCAD绘图软件包连接的接口程序，通过AUTOCAD绘图软件包，解决了后处理中的关键技术难点，开发了具有较强图形处理功能的三维有限元后处理程序。
本文采用20节点三维实体单元，建立了叶片的静力和动力有限元计算模型，给出了气流激振力和阻尼在计算模型中的处理方法，编制了压气机叶片静力分析和振动特性分析的有限元程序(FORTRAN语言，约8000余句)，经各种算例考核证明，本文的计算模型和程序是正确的、有效的，具有较高的计算精度。利用开发的软件对影响压气机叶片振动特性的几个因素进行了分析与讨论。本文工作为转子叶片的疲劳损伤及可靠性分析，提供了一个有效的、灵活的研究手段，具有应用价值。
叶片的安全可靠性直接影响汽轮发电机组的运行安全,因此在设计阶段对叶片进行强度评估就显得尤为重要.该文以北京某企业开发的两种新型动叶片结构为背景,给出了基于有限元方法整圈计算结果的叶片安全评估程序.该文采用了三维实体单元模拟汽轮机长叶片,建立了叶片振动的运动微分方程.当叶片在高速旋转时,受到其自身质量引起的离心力,使叶片发生扭转恢复变形.由于该变形已超出小变形范围,故在方程中考虑了几何大变形的问题.另外对于带鳍状凸肩叶片,叶片安装时凸肩之间具有间隙,叶片旋转时,凸肩将相互挤压,成为整体.为研究凸肩之间的接触状态,建立了考虑叶片鳍状凸肩摩擦接触的有限元方程,并利用拉格朗日增广算法来求解该方程,确定鳍状凸肩之间的接触面和接触应力.根据工程实际中的叶片型线数据,编制了叶片前处理程序,通过该程序生成有限元模型能够很好地保证叶片模型的精确性.该程序具有高效、简单、易用的特点,有一定的实用价值,适合于叶片设计工程师使用其对叶片进行建模分析.该文还给出了对叶片进行强度评估的方法和一般步骤,建立了绘制safe图的步骤,并应用safe图对叶片进行动强度评估.实例表明该文提供的计算评估方法可以很好地应用到工程当中,对叶片进行强度评估.最后该文评估分析了某厂的大型汽轮机851叶片和1080叶片.利用循环对称方法对851叶片进行了静强度评估,得到了叶片的静应力场的分布情况.对1080叶片进行了鳍状凸肩之间的接触分析,得出了接触压力与转速之间的关系,以及在3000prm下凸肩之间的接触状态和接触压力.并基于对这两种叶片的整圈有限元分析结果,利用safe图对它们进行了动强度评估.
用三维实体单元来离散汽轮机整圈叶片和轮盘,并针对由此带来的庞大自由度的问题,根据结构的循环对称特性,引入循环对称算法,通过对一个扇形子结构进行计算,成功地完成了对整个结构的动力特性分析.在理论分析的基础上,本文用FORTRAN语言编制了适用于循环对称结构的振动特性分析有限元程序,以及相应的前后处理程序,并进行了算例验证,证明由循环对称算法得到的结果与整体算法得到的结果完好吻合,同时极大地减少了计算时间.作为所述方法的工程应用,分析了某汽轮机第6级整圈扭叶片-轮盘系统的振动特性.
活塞热负荷问题是限制柴油机进一步强化的主要因素之一，活塞振荡冷却因其优越的冷却效果成为解决这一问题的有效方法。本文采用Pro-E软件建立了德国1015柴油机活塞的有限元模型;在性能计算的基础上确定了活塞顶等部位的热边界条件;利用ANSYS软件对活塞振荡冷却油腔位置改变后，活塞各关键部位温度的变化规律及其对冷却油腔位置的敏感程度进行了研究。研究表明：冷却油腔位置对各部位温度的影响规律有较大的差别;尤其对第一环槽，不仅温度的变化速度有极值点，而且通过移动冷却油腔可以将第一环槽的温度降低近30度，从而为该柴油机大幅度强化过程中解决第一环槽过热问题提供了可靠的技术措施。
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