倒傘型曝氣機(jī)有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì),倒傘型曝氣機(jī),有限元分析,優(yōu)化,設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 題目 倒傘型曝氣機(jī)有限元分析及優(yōu)化設(shè)計(jì) 專業(yè)名稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí)學(xué)號(hào) 078105135 學(xué)生姓名 周夢(mèng)遠(yuǎn) 指導(dǎo)教師 邢普 填 表 日 期 2011 年 3 月 1 日 說 明 開題報(bào)告應(yīng)結(jié)合自己課題而作，一般包括：課題依據(jù)及課題的意義、國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)（含文獻(xiàn)綜述）、研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度、參考文獻(xiàn)等內(nèi)容。以下填寫內(nèi)容各專業(yè)可根據(jù)具體情況適當(dāng)修改。但每個(gè)專業(yè)填寫的內(nèi)容應(yīng)保持一致 一、課題依據(jù)及課題的意義 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品與設(shè)備也日益向高速、高效、精密、輕量化和 自動(dòng)化方向發(fā)展。產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)也日趨復(fù)雜，對(duì)其工作性能的要求也越來(lái)越高。這一 切都要求工程師在設(shè)計(jì)階段就能精確地預(yù)測(cè)出產(chǎn)品和工程的技術(shù)性能，因而需要對(duì) 結(jié)構(gòu)的靜、動(dòng)力強(qiáng)度以及溫度場(chǎng)、流場(chǎng)、電磁場(chǎng)和滲流等技術(shù)參數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算。 例如分析計(jì)算高層建筑和大跨度橋梁在地震時(shí)所受到的影響，看看是否會(huì)發(fā)生破壞 性事故；分析計(jì)算核反應(yīng)堆的溫度場(chǎng)，確定傳熱和冷卻系統(tǒng)是否合理；分析渦輪機(jī) 葉片內(nèi)的流體動(dòng)力學(xué)參數(shù)，以提高其運(yùn)轉(zhuǎn)效率。以上所有的這些都可歸結(jié)為求解物 理問題的控制偏微分方程式，但在實(shí)際中這基本上是不可能的。采用傳統(tǒng)的力學(xué)方 法只能近似地反映其受力狀況以及變形情況，遠(yuǎn)不能滿足對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步分析的需 要。近年來(lái)在計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)值分析方法支持下發(fā)展起來(lái)的有限元分析(FEA， Finite Element Analysis)方法則為解決這些復(fù)雜的工程分析計(jì)算問題提供了有效的 途徑，是研究其可靠性、尋求最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的主要手段。從“有限元”這個(gè)名 詞第一次出現(xiàn)，到今天有限元在工程上得到廣泛應(yīng)用，經(jīng)歷了三十多年的發(fā)展歷 史，其理論和算法都已經(jīng)R趨完善。有限元分析是一種預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的偏移與其他應(yīng)力 影響的過程，由于有限元法的一個(gè)獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)是可以求解結(jié)構(gòu)形狀和邊界條件都任 意變化的力學(xué)問題。有限元的核心思想是結(jié)構(gòu)的離散化，就是將實(shí)際結(jié)構(gòu)假想地離 散為有限數(shù)目的規(guī)則單元組合體，實(shí)際結(jié)構(gòu)的物理性能可以通過對(duì)離散體進(jìn)行分 析，得出滿足工程精度的近似結(jié)果來(lái)替代對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)的分析，這樣可以解決很多實(shí) 際工程中需要解決而理論分析又無(wú)法解決的復(fù)雜問題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的普及和 計(jì)算速度的不斷提高，有限元分析在工程設(shè)計(jì)和分析中得到了越來(lái)越廣泛的重視， 已經(jīng)成為解決復(fù)雜的工程分析計(jì)算問題的有效途徑，現(xiàn)在從汽車到航天飛機(jī)幾乎所 有的設(shè)計(jì)制造都已離不開有限元分析計(jì)算，其在機(jī)械制造、材料加工、航空航天、 汽車、土木建筑、電子電器、國(guó)防軍工、船舶、鐵道、石化、能源、科學(xué)研究等 各個(gè)領(lǐng)域的廣泛使用已使設(shè)計(jì)水平發(fā)生了質(zhì)的飛躍，幫助用戶解決了成千上萬(wàn)個(gè)工 程實(shí)際問題，同時(shí)也為科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工程應(yīng)用做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。目前流 行的分析軟件主要有NASTRAN、ADINA、ANSYS、ABAQUS、MARC、 MAGSOFT、cosMOs等。其中ANSYS軟件是由世界上最大的有限元分析軟件公 司之一的美國(guó)ANSYS公司開發(fā)，是集結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)、熱分析于 一體的大型通用有限元分析軟件，是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級(jí)CAD 工具之一。 當(dāng)今有限元分析軟件的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)是與通用CAD軟件的集成使用，即在用 CAD軟件完成零件和部件的設(shè)計(jì)后，能直接將模型傳送到CAE軟件中進(jìn)行有限元 網(wǎng)格劃分并進(jìn)行有限元分析計(jì)算，如果分析的結(jié)果不滿足設(shè)計(jì)要求則重新在CAD 軟件中進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析，直到滿意為止，從而極大地提高了設(shè)計(jì)水平以及效掣4J。 為了滿足工程師快捷地解決復(fù)雜工程問題的要求，許多商業(yè)化有限元分析軟件都開 發(fā)了和著名的CAD軟件(例如Pro／ENGINEER、Unigraphics、SolidEdge、 SoildWorks、IDEAS、Bentley和AutoCAD等)相應(yīng)的接口。有些CAE軟件為了實(shí) 現(xiàn)和CAD軟件的無(wú)縫集成而采用了CAD的建模技術(shù)，如ADINA軟件由于采用了 基于Parasolid內(nèi)核的實(shí)體建模技術(shù)。能和以Parasolid為核心的CAD軟件(如 Unigraphics、SolidEdgv、SolidWorks、Pro／I／)實(shí)現(xiàn)真正無(wú)縫的雙向數(shù)據(jù)交換。因 此ANSYS也能與多數(shù)CAD軟件接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換，如Pro／Engineer, NASTRAN，Alogor,I--DEAS，AutoCAD等，并且已成為現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級(jí) CAD工具之一。 通過與CAD軟件的無(wú)縫連接及集成使用，即在用CAD軟件完成零件和部件的 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，以有限元分析軟件為平臺(tái)，通過建立產(chǎn)品的有限元分析模型，進(jìn)行有 關(guān)的分析計(jì)算，并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。因此在設(shè)計(jì)階段較精確的預(yù) 測(cè)出產(chǎn)品的各項(xiàng)工程技術(shù)性能指標(biāo)，如果分析的結(jié)果不符合設(shè)計(jì)要求，則重新進(jìn)行 設(shè)計(jì)和分析計(jì)算，直到滿意為止。從而提高設(shè)計(jì)水平和效率，降低產(chǎn)品的成本。 就CAE技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用而言，西方發(fā)達(dá)國(guó)家目前已經(jīng)達(dá)到了實(shí)用化階段。 通過CAE與CAD、CAM等技術(shù)的結(jié)合，使企業(yè)能對(duì)現(xiàn)代市場(chǎng)產(chǎn)品的多樣性、復(fù) 雜性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等做出迅速反應(yīng)，增加了企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。計(jì)算機(jī)數(shù)值模 擬現(xiàn)在已不僅僅作為科學(xué)研究的一種手段，在生產(chǎn)實(shí)踐中已經(jīng)普遍應(yīng)用。 二、國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)（含文獻(xiàn)綜述） 我國(guó)在"九五"計(jì)劃期間大力推廣CAD技術(shù)，機(jī)械行業(yè)大中型企業(yè)CAD的普及率從"八五"末的20%提高到目前的70%。隨著企業(yè)CAD應(yīng)用的普及，工程技術(shù)人員已逐步甩掉圖板，而將主要精力投身如何優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高工程和產(chǎn)品質(zhì)量，計(jì)算機(jī)輔助工程分析（CAE，Computer Aided Engineering）方法和軟件將成為關(guān)鍵的技術(shù)要素。在工程實(shí)踐中，有限元分析軟件與CAD系統(tǒng)的集成應(yīng)用使設(shè)計(jì)水平發(fā)生了質(zhì)的飛躍，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 增加設(shè)計(jì)功能，減少設(shè)計(jì)成本； 縮短設(shè)計(jì)和分析的循環(huán)周期； 增加產(chǎn)品和工程的可靠性； 采用優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低材料的消耗或成本； 在產(chǎn)品制造或工程施工前預(yù)先發(fā)現(xiàn)潛在的問題； 模擬各種試驗(yàn)方案，減少試驗(yàn)時(shí)間和經(jīng)費(fèi)； 進(jìn)行機(jī)械事故分析，查找事故原因。 在大力推廣CAD技術(shù)的今天，從自行車到航天飛機(jī)，所有的設(shè)計(jì)制造都離不開有限元分析計(jì)算，F(xiàn)EA在工程設(shè)計(jì)和分析中將得到越來(lái)越廣泛的重視。下圖是美國(guó)舊金山海灣大橋地震響應(yīng)計(jì)算的有限元分析模型。 發(fā)展方向及重大進(jìn)展 國(guó)際上早20世紀(jì)在50年代末、60年代初就投入大量的人力和物力開發(fā)具有強(qiáng)大功能的有限元分析程序。其中最為著名的是由美國(guó)國(guó)家宇航局（NASA）在1965年委托美國(guó)計(jì)算科學(xué)公司和貝爾航空系統(tǒng)公司開發(fā)的NASTRAN有限元分析系統(tǒng)。該系統(tǒng)發(fā)展至今已有幾十個(gè)版本，是目前世界上規(guī)模最大、功能最強(qiáng)的有限元分析系統(tǒng)。從那時(shí)到現(xiàn)在，世界各地的研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)也發(fā)展了一批規(guī)模較小但使用靈活、價(jià)格較低的專用或通用有限元分析軟件，主要有德國(guó)的ASKA、英國(guó)的PAFEC、法國(guó)的SYSTUS、美國(guó)的ABQUS、ADINA、ANSYS、BERSAFE、BOSOR、COSMOS、ELAS、MARC和STARDYNE等公司的產(chǎn)品。當(dāng)今國(guó)際上FEA方法和軟件發(fā)展呈現(xiàn)出以下一些趨勢(shì)特征： 1 從單純的結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算發(fā)展到求解許多物理場(chǎng)問題 有限元分析方法最早是從結(jié)構(gòu)化矩陣分析發(fā)展而來(lái)，逐步推廣到板、殼和實(shí)體等連續(xù)體固體力學(xué)分析，實(shí)踐證明這是一種非常有效的數(shù)值分析方法。而且從理論上也已經(jīng)證明，只要用于離散求解對(duì)象的單元足夠小，所得的解就可足夠逼近于精確值。所以近年來(lái)有限元方法已發(fā)展到流體力學(xué)、溫度場(chǎng)、電傳導(dǎo)、磁場(chǎng)、滲流和聲場(chǎng)等問題的求解計(jì)算，最近又發(fā)展到求解幾個(gè)交叉學(xué)科的問題。例如當(dāng)氣流流過一個(gè)很高的鐵塔產(chǎn)生變形，而塔的變形又反過來(lái)影響到氣流的流動(dòng)……這就需要用固體力學(xué)和流體動(dòng)力學(xué)的有限元分析結(jié)果交叉迭代求解，即所謂"流固耦合"的問題。 2 由求解線性工程問題進(jìn)展到分析非線性問題 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，線性理論已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足設(shè)計(jì)的要求。例如建筑行業(yè)中的高層建筑和大跨度懸索橋的出現(xiàn)，就要求考慮結(jié)構(gòu)的大位移和大應(yīng)變等幾何非線性問題；航天和動(dòng)力工程的高溫部件存在熱變形和熱應(yīng)力，也要考慮材料的非線性問題；諸如塑料、橡膠和復(fù)合材料等各種新材料的出現(xiàn)，僅靠線性計(jì)算理論就不足以解決遇到的問題，只有采用非線性有限元算法才能解決。眾所周知，非線性的數(shù)值計(jì)算是很復(fù)雜的，它涉及到很多專門的數(shù)學(xué)問題和運(yùn)算技巧，很難為一般工程技術(shù)人員所掌握。為此近年來(lái)國(guó)外一些公司花費(fèi)了大量的人力和投資開發(fā)諸如MARC、ABQUS和ADINA等專長(zhǎng)于求解非線性問題的有限元分析軟件，并廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐。這些軟件的共同特點(diǎn)是具有高效的非線性求解器以及豐富和實(shí)用的非線性材料庫(kù)。 3 增強(qiáng)可視化的前置建模和后置數(shù)據(jù)處理功能 早期有限元分析軟件的研究重點(diǎn)在于推導(dǎo)新的高效率求解方法和高精度的單元。隨著數(shù)值分析方法的逐步完善，尤其是計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的飛速發(fā)展，整個(gè)計(jì)算系統(tǒng)用于求解運(yùn)算的時(shí)間越來(lái)越少，而數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和運(yùn)算結(jié)果的表現(xiàn)問題卻日益突出。在現(xiàn)在的工程工作站上，求解一個(gè)包含10萬(wàn)個(gè)方程的有限元模型只需要用幾十分鐘。但是如果用手工方式來(lái)建立這個(gè)模型，然后再處理大量的計(jì)算結(jié)果則需用幾周的時(shí)間?？梢院敛豢鋸埖卣f，工程師在分析計(jì)算一個(gè)工程問題時(shí)有80%以上的精力都花在數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和結(jié)果分析上。因此目前幾乎所有的商業(yè)化有限元程序系統(tǒng)都有功能很強(qiáng)的前置建模和后置數(shù)據(jù)處理模塊。在強(qiáng)調(diào)"可視化"的今天，很多程序都建立了對(duì)用戶非常友好的GUI（Graphics User Interface）,使用戶能以可視圖形方式直觀快速地進(jìn)行網(wǎng)格自動(dòng)劃分，生成有限元分析所需數(shù)據(jù)，并按要求將大量的計(jì)算結(jié)果整理成變形圖、等值分布云圖，便于極值搜索和所需數(shù)據(jù)的列表輸出。 4與CAD軟件的無(wú)縫集成 當(dāng)今有限元分析系統(tǒng)的另一個(gè)特點(diǎn)是與通用CAD軟件的集成使用 即,在用CAD軟件完成部件和零件的造型設(shè)計(jì)后，自動(dòng)生成有限元網(wǎng)格并進(jìn)行計(jì)算，如果分析的結(jié)果不符合設(shè)計(jì)要求則重新進(jìn)行造型和計(jì)算，直到滿意為止，從而極大地提高了設(shè)計(jì)水平和效率。今天，工程師可以在集成的CAD和FEA軟件環(huán)境中快捷地解決一個(gè)在以前無(wú)法應(yīng)付的復(fù)雜工程分析問題。所以當(dāng)今所有的商業(yè)化有限元系統(tǒng)商都開發(fā)了和著名的CAD軟件（例如Pro/ENGINEER、Unigraphics、SolidEdge、SolidWorks、IDEAS、Bentley和AutoCAD等）的接口。 5在Wintel平臺(tái)上的發(fā)展 早期的有限元分析軟件基本上都是在大中型計(jì)算機(jī)（主要是Mainframe）上開發(fā)和運(yùn)行的，后來(lái)又發(fā)展到以工程工作站（EWS，Engineering WorkStation）為平臺(tái)，它們的共同特點(diǎn)都是采用UNIX操作系統(tǒng)。PC機(jī)的出現(xiàn)使計(jì)算機(jī)的應(yīng)用發(fā)生了根本性的變化，工程師渴望在辦公桌上完成復(fù)雜工程分析的夢(mèng)想成為現(xiàn)實(shí)。但是早期的PC機(jī)采用16位CPU和DOS操作系統(tǒng)，內(nèi)存中的公共數(shù)據(jù)塊受到限制，因此當(dāng)時(shí)計(jì)算模型的規(guī)模不能超過1萬(wàn)階方程。Microsoft Windows操作系統(tǒng)和32位的Intel Pentium處理器的推出為將PC機(jī)用于有限元分析提供了必需的軟件和硬件支撐平臺(tái)。因此當(dāng)前國(guó)際上著名的有限元程序研究和發(fā)展機(jī)構(gòu)都紛紛將他們的軟件移值到Wintel平臺(tái)上。下表列出了用ADINA V7.3版在PC機(jī)的Windows NT環(huán)境和SGI工作站上同時(shí)計(jì)算4個(gè)工程實(shí)例所需要的求解時(shí)間。從中可以看出最新高檔PC機(jī)的求解能力已和中低檔的EWS不相上下。 為了將在大中型計(jì)算機(jī)和EWS上開發(fā)的有限元程序移值到PE機(jī)上，常常需要采用Hummingbird公司的一個(gè)仿真軟件Exceed。這樣做的結(jié)果比較麻煩，而且不能充分利用PC機(jī)的軟硬件資源。所以最近有些公司，例如IDEAS、ADINA和R&D開始在Windows平臺(tái)上開發(fā)有限元程序，稱作"Native Windows"版本，同時(shí)還有在PC機(jī)上的Linux操作系統(tǒng)環(huán)境中開發(fā)的有限元程序包。 國(guó)內(nèi)發(fā)展情況和前景 1979年美國(guó)的SAP5線性結(jié)構(gòu)靜、動(dòng)力分析程序向國(guó)內(nèi)引進(jìn)移植成功，掀起了應(yīng)用通用有限元程序來(lái)分析計(jì)算工程問題的高潮。這個(gè)高潮一直持續(xù)到1981年ADINA非線性結(jié)構(gòu)分析程序引進(jìn)，一時(shí)間許多一直無(wú)法解決的工程難題都迎刃而解了。大家也都開始認(rèn)識(shí)到有限元分析程序的確是工程師應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析計(jì)算的重要工具。但是當(dāng)時(shí)限于國(guó)內(nèi)大中型計(jì)算機(jī)很少，大約只有杭州汽輪機(jī)廠的Siemens7738和沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)廠的IBM4310安裝有上述程序，所以用戶算題非常不方便，而且費(fèi)用昂貴。 PC機(jī)的出現(xiàn)及其性能奇跡般的提高，為移植和發(fā)展PC版本的有限元程序提供了必要的運(yùn)行平臺(tái)?？梢哉f國(guó)內(nèi)FEA軟件的發(fā)展一直是圍繞著PC平臺(tái)做文章。在國(guó)內(nèi)開發(fā)比較成功并擁有較多用戶（100家以上）的有限元分析系統(tǒng)有大連理工大學(xué)工程力學(xué)系的FIFEX95、北京大學(xué)力學(xué)與科學(xué)工程系的SAP84、中國(guó)農(nóng)機(jī)科學(xué)研究院的MAS5.0和杭州自動(dòng)化技術(shù)研究院的MFEP4. 0等。 但正如上面所述，國(guó)外很多著名的有限元分析公司已經(jīng)從前些年對(duì)PC平臺(tái)不屑一顧轉(zhuǎn)變?yōu)闊嶂园l(fā)展，對(duì)國(guó)內(nèi)FEA程序開發(fā)者來(lái)說發(fā)展PC版本不再具有優(yōu)勢(shì)，而應(yīng)該從下面幾方面加以努力： 1 研究開發(fā)求解非固體力學(xué)和交叉學(xué)科的FEA程序 經(jīng)過幾十年的研究和發(fā)展，用于求解固體力學(xué)的有限元方法和軟件已經(jīng)比較成熟，現(xiàn)在研究的前沿問題是流體動(dòng)力學(xué)、可壓縮和不可壓縮流體的流動(dòng)等非固體力學(xué)和交叉學(xué)科的問題。由于國(guó)內(nèi)沒有類似功能的商品化軟件，所以國(guó)外的軟件就賣得非常貴。為了破這種壟斷局面，我們必須發(fā)展有自主版權(quán)、用于分析流體等非固體力學(xué)和交叉學(xué)科的軟件。因?yàn)榱黧w力學(xué)問題遠(yuǎn)比固體復(fù)雜得多，而且很少有現(xiàn)成的軟件可以借鑒，所以需要投入大量的人力和經(jīng)費(fèi)。這就必須有國(guó)家和大型企業(yè)集團(tuán)來(lái)支持。 2 開發(fā)具有中國(guó)特色的自動(dòng)建模技術(shù)和GUI 開發(fā)建模技術(shù)和GUI的投入比前述課題要少得多，但卻可以大大提高FEA軟件的性能和用戶接受程度，從而起到事半功倍的效果。國(guó)內(nèi)不少人在這方面做了很多工作，但是由于當(dāng)時(shí)PC機(jī)上的圖形支撐環(huán)境有限，所以開發(fā)的效果都不甚理想。 Windows中提供了OpenGL圖形標(biāo)準(zhǔn)，為在PC機(jī)上應(yīng)用可視化圖形技術(shù)開發(fā)GUI提供了強(qiáng)有力的工具。OpenGL是當(dāng)今國(guó)際上公認(rèn)的高性能圖形和交互式視景處理標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用它開發(fā)出來(lái)的三維圖形軟件深受專業(yè)技術(shù)人員的鐘愛，目前世界上占主導(dǎo)地位的計(jì)算機(jī)公司都采用了這一標(biāo)準(zhǔn)。正如前面所述，近年來(lái)國(guó)外有的FEA程序已拋開仿真軟件，直接在Windows平臺(tái)上開發(fā)有限元程序。杭州自動(dòng)化技術(shù)研究院1997-1999年采用OpenGL圖形標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的Visual C++等編程工具，在PC機(jī)上成功地開發(fā)了一套可視化有限元程序包。它能直觀地通過對(duì)"菜單"、"窗口"、"對(duì)話框"和"圖標(biāo)"等可視圖形畫面和符號(hào)的操作，自動(dòng)建立有限元分析模型，并以交互方法式實(shí)現(xiàn)計(jì)算結(jié)果的可視化處理，因而可大大提高有限昂分析的效率和精確性，也便于用戶學(xué)習(xí)和掌握。 3 與具有我國(guó)自主版權(quán)的CAD軟件集成 前面已經(jīng)講過，當(dāng)今有限元方法的一個(gè)重要特點(diǎn)是和CAD軟件的無(wú)縫集成。作為我國(guó)自行開發(fā)的FEA程序，首先要考慮和我國(guó)自主版權(quán)的CAD軟件集成。因?yàn)橛邢拊治鲋饕糜谛螤畋容^復(fù)雜的零部件，所以要和具有三維造型功能和CAD軟件集成，使設(shè)計(jì)和分析緊密結(jié)合、融為一體。目前國(guó)內(nèi)二維設(shè)計(jì)的繪圖軟件較多，但是真正具有三維造型功能的CAD軟件只有浙江大學(xué)大天電子信息系統(tǒng)工程公司的GS-MCADII。該軟件已在機(jī)械、航天、輕工等行業(yè)和科研單位得到了廣泛的應(yīng)用，列為國(guó)家"863"高技術(shù)CIMS主題主推產(chǎn)品，并獲得全國(guó)第二屆自主版權(quán)CAD軟件評(píng)測(cè)最高獎(jiǎng)。目前我們正努力實(shí)現(xiàn)自己的FEA軟件和GS-MCADII的無(wú)縫集成，爭(zhēng)取打破國(guó)外CAD集成軟件系統(tǒng)一統(tǒng)天下的局面。 三、研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方法： 用ANSYS對(duì)倒傘型曝氣機(jī)的葉片進(jìn)行有限元建模分析，引用其結(jié)果對(duì)葉片進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。（1）用CAD建立葉片的二維圖形。（2）用UG建立葉片的三維立體模型。（3）把三維圖用IGES格式導(dǎo)入ANSYS進(jìn)行有限元分析。（4）對(duì)其結(jié)果優(yōu)化設(shè)計(jì)。 主要內(nèi)容： 1、 有限元軟件ANSYS的概念 2、 ANSYS軟件主要特點(diǎn) 3、 曝氣機(jī)的結(jié)構(gòu)功能及工作原理詳細(xì)分析 4、ANSYS曝氣機(jī)的有限元分析與優(yōu)化設(shè)計(jì) 4、 目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度: 1、查找資料，外文資料翻譯（不少于6000字符），開題報(bào)告 第1周-第2周 2、運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 第3周-第4周 3、用UG/Solidworks對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)體建模和設(shè)計(jì) 第5周-第6周 4、有限元分析（ANSYS） 第7周-第9周 5、曝氣機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì) 第10周-第11周 6、繪制零、部件圖，裝配圖 第12周-第13周 7、畢業(yè)論文撰寫 第14周-第16周 8、答辯準(zhǔn)備及論文答辯 第17周-第17周 五、參考文獻(xiàn) 1 王昆 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 北京 高等教育出版社 2006 2 濮良貴 機(jī)械設(shè)計(jì) 北京 高等教育出版社 2007 3 倒傘型表面曝氣機(jī) JB/T10670-2006 4 邢普等 非等角對(duì)數(shù)螺旋線攪拌葉片的實(shí)驗(yàn)研究 工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào) 2008.2 5 D. 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