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快速开关盖装置具有开启方便的优点,因而广泛应用于间歇操作频繁的场合。但由于快开密封结构的多样性和受力状况的复杂性,目前国内还未形成一套成熟的快开盖结构压力容器的设计应用程序。基于弹性失效准则的设计方法虽然简单易行,但却忽略了结构应力的不同性质和对失效的影响程度,使得设计出来的容器粗大笨重,不符合设计的经济性要求。本文在对带球冠形封头的整体相连齿啮式快开结构进行研究的基础上,提出了结构的参数化有限元建模方法以及整体优化方法。利用VB结合ANSYS二次开发工具APDL语言对ANSYS进行二次开发,并对所设计的分析系统作出了实践,完成了整体相连齿啮式快开结构应力分析、疲劳分析及优化分析全过程。本文的主要研究内容如下: 1)参照HG/T20582-2011《钢制化工容器强度计算规定》中整体相连齿啮式卡箍连接件设计部分,对本文快开密封结构模型进行合理的简化。 2)对整体相连齿啮式快开结构啮合齿之间存在的接触现象进行了研究,建立结构整体有限元优化模型。采用多层优化的策略,对结构进行优化分析。 3)采用APDL参数化设计语言,完成整体相连齿啮式快开结构的参数化建模、应力分析、疲劳分析、优化分析以及结果提取等一系列程序的编制。 4)利用VB“可视化”界面的特点,制作参数输入界面,并通过程序编制,达到成功设置参数变量、调用ANSYS软件求解并输出计算结果的目的,为ANSYS软件的二次开发提供有力借鉴。 5)利用本文所开发系统对一台简体内径为1600mm硫化罐齿啮式快开结构进行优化,在应力强度及疲劳强度均满足要求的前提下,质量有效减少了26.97%;并将应用该系统所得应力及疲劳分析结果与直接应用ANSYS软件所得结果进行对比,结果一致,验证了该系统的可行性与可靠性。 基于以上内容,本文整体相连齿啮式快开结构分析系统的开发,有助于缩短快开结构的开发周期,提高设计效率及质量。并帮助用户实现结构的优化,使得结构更加紧凑,具有一定的工程应用价值。