本文是一篇机械自动化毕业论文，自动化是指机器或装置在无人干预的情况下按预定的程序或指令自动进行操作或控制的过程，而机械自动化就是机器或者装置通过机械方式来实现自动化控制的过程。（以上内容来自百度百科）今天无忧论文网为大家推荐一篇毕业论文，供大家参考。
第1章绪论
就工作环境而言,蜗轮横接结构是整个化组载荷最为复杂、工作条件最为恶劣的区域之一。除由叶片高速旋转造成的离心力载荷、高温燃气造成的热载荷以及气流激振造成的振动载荷送几项主要的载荷之外,它还承受过流工质造成的腐蚀与氧化,加之禅齿圆角半径较小,在复杂的载荷情况下,各齿受力不均、应为集中现象十分严重,使得横接结构经常出现椎齿裂纹甚至断裂等故障。据统1计超过30%的叶片故障是由挥接结构故障造成的,且故障原因一般可归结为设计不当[5]。由此可见,横接结构设计合理与否直接关系到转子部件的稳定运行,
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第2章参数化建模及应力分析
2.1几何模型
横接结构的应力分布主要受其几何结构的影响,为降低应力水平,缓解应力集中,需频繁改变其几何形状,以获得优化设计结果。几何模型的修改繁琐且耗时,为缩短重绘时间,提高建模效率,本文借助参数化思想对横接结构进行建模。选定一组相互独立的几何参数,根据几何关系约束结构的形状,通过参数值变化驱动形状实现相应改变。在此基础上,得到结构参数与应力间的关系,通过对几何参数进行优化从而得到优化的几何形状。本章以参数化设计语言APDL为工具,建立横接结构二维、三维几何模型;根据关键点位置及拓扑关系判断结构是否合理,实现几何约束;对于合理的几何结构,进行网格划分、接触对设置及载荷施加;进行有限元分析,提取应为结果。通过将上述流程编制为宏文件,实现建模、分析及结果提取的自动化,以简化计算流程,提高优化效率。影响着整个机组的使用寿命。2.2有限元模型
横接结构的应为求解是涉及接触的非线性问题,难于得到解析解。本文利用商业软件ANSYS为工具,在前述几何模型的基础上,继续利用APDL语句逐步完成网格划分、接触对设置、温度场求解及边界条件施加,模拟横接结构的受力状况,进而得到其应力分布。此外,鉴于前人的研究大多是基于二维模型展开的,并利用光弹性实验进行了验证，本文将同时建立二维及三维横接结构有限元模型,利用二维模型校核应力结果的准确性并对横截面上的应力情况进行分析,利用三维模型模拟真实受力条件下横接结构的应力状态。第3章改进设计及优化.......33
3.1枫树形横接结构优化问题描述......353.2横槽改进设计............37
第4章横接结构高效率优化流程......54
4.1近似模型概述及选取.......54
4.2逐点采样方法.....64
4.3基于Kriging模型和逐点采样的高效率优化流程......69
第5章结论与展望....77
5.1结论......77
5.2本文主要创新点...78
5.3展望.......78
第4章横接结构高效率优化流程
4.1近似模型概述及选取
在利用多段样条曲线对横槽第立齿过渡段及下侧面进行改进设计的基础上,采用遗传算法对三维献树形横接结构进行直接优化设计,有效的降低了该处的应力水平,缓解了应力集中。虽然遗传算法能够较好的探索设计空间,寻找最优设计,但其优化效率较低,使得有限元计算次数大大増加。鉴于三维有限元计算较为耗时,为缩短计算时间,提高优化效率,本章利用近似模型近似几何参数与应力之间的关系,从而代替有限元计算给出应力响应;此外,采用逐点采样方法代替传统采样方法,减少采样点的浪费,进一步减少有限元计算次数;最后,利用逐点采样、近似模型及遗传算法进行整合,构建高效率优化流程,对多段样条曲线设计下的秋树形挥接结构进行优化设计,并与直接优化流程进行对比。4.2逐点采样方法
在进行采样前,由于对采样空间的信息了解较少,无法准确评估实际所需样本点的数量及位畳,因而这些方法都有可能存在采样不足或者采样过度的问题。采样不足,如前文中采用小规模样本的情况,则建立的近似模型精度低,无法对原问题做出准确的预测;采样过度,则会导致某些采样点的浪费,増加获取采样点的时间及计算成本。基于上述问题,为保证模型精度,同时减少运算资源,本文采用Karel等开发的SED工具箱,通过自适应采样(AdaptiveSampling)完成实验设计。与传统实验设计方法不同,该工具箱基于LOLA-Voronoi策略选定采样点,它并不是一次性给出所有的采样点,而是根据已有样本点的信息逐步确定下一采样点的位置,以尽可能多地获取采样空间信息。通过这种逐点采样方法,设计人员可抖根据近似模型的实时精度决定何时停止采样,从而可以在保证近似模型精度的前提下,尽可能避免采样点的浪费。
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第5章结论与展望
5.1结论
本文以燃气轮机高压祸轮所采用的三齿树形横接结构为研究对象,以降低应力水平、缓解应力集中为研究目标,对其展开优化设计工作。通过APDL参数化设计语言编制宏文件,以实现自动化几何建模、有限元分析及结果提取,提高建模计算效率;采用逐步回归方法,分析最大当量应力对各参数的敏感性,从而挑选过渡圆弧半径等影响较为显著的结合参数作为设计变量;分别采用圆弧直线及样条曲线对椎齿过渡区域进行改进设计,以提升优化设计潜力;利用遗传算法在各改进设计基础上进行寻优,并对比分析不同改进设计的优化结果;通过Matlab开发基于Kriging模型和逐点采样的商效率优化流程,以减少有限元计算次数,提高优化设计效率。现总结结论如下;1.化树形禅接结构应力分布受其截面形状、拉削角、叶片轮盘结构及热载荷共同影响,且关系复杂;其兰对椎齿的应力水平差异较大,最大当量应力出现在第三齿过渡圆弧面上;星然接触边缘也存在应力极值,但其影响范围较小,相比之下,过渡段处存在的高应力区影响更为严重。5.2本文主要创新点
1.提出了基于样条曲线与独立齿型参数的狱树形横接结构改进设计方法,从而效缓解了禪齿过渡圆弧处的应力集中,减少了蜗齿间的应力水平差异,提升了接结构的优化设计潜力。2.提出了基于Kriging近似模型及LOLA-Voronoi采样方法的拟树形横接结构高效率优化设计流程,从而有效避免了采样点的浪费,减少了有限元仿真程序的运行次数,提高了优化设计效率。........
参考文献（略）
