華東交通大學(xué)開題報(bào)告

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告書課題名稱課題來源學(xué)生姓名開題報(bào)告內(nèi)容：一、選題意義隨著人們對(duì)海底建設(shè)的不斷加大，大量的海底工程建設(shè)對(duì)水下焊接技術(shù)提出了更高的要求。水下濕法焊接焊區(qū)周圍不是空氣而是水，這就給水下焊接帶來一系列不利影響。主要體現(xiàn)在可見度差，基本屬于“盲焊”；焊后冷卻速度快，焊縫容易淬硬，金屬的韌性降低；含氫量高，易產(chǎn)生氫裂；連續(xù)作業(yè)難以實(shí)現(xiàn)，自動(dòng)化程度低。局部干法水下焊接是把焊接部位周圍局部區(qū)域的水人為地排開，形成一個(gè)較小的局部氣相區(qū)，使電弧在其中得以穩(wěn)定的燃燒。與濕法水下焊接相比，因?yàn)楹附硬课痪植繀^(qū)域的水被排除，從而改善了焊接焊縫的質(zhì)量；與干法水下焊接相比，不需要大型而造價(jià)昂貴的焊接倉。它綜合了濕法和干法兩者的優(yōu)點(diǎn)，是一種很有實(shí)用價(jià)值的焊接方法。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)是在調(diào)查分析的基礎(chǔ)之上，參照同類產(chǎn)品，通過估算、經(jīng)驗(yàn)類比后試驗(yàn)來確定初始設(shè)計(jì)方案，并且經(jīng)過構(gòu)思方案—評(píng)價(jià)—再構(gòu)思—再評(píng)價(jià)的尋優(yōu)過程。而優(yōu)化設(shè)計(jì)是用數(shù)學(xué)模型的方法建立優(yōu)化模型并求解最優(yōu)參數(shù)。雖然建模時(shí)要作適當(dāng)?shù)暮喕?，可能使得結(jié)果不一定完全可行或者達(dá)到實(shí)際上的最優(yōu)，但是它是基于客觀規(guī)律和數(shù)據(jù)的，又不需要多大的經(jīng)費(fèi)，能夠節(jié)約成本，因此具有經(jīng)驗(yàn)類比或試驗(yàn)手段無可比擬的優(yōu)點(diǎn)。為了解決水下焊接焊縫質(zhì)量差及提高水下焊接自動(dòng)化，針對(duì)水下焊接焊縫質(zhì)量差等問題，研制了一種用于水下局部干法焊接的旋轉(zhuǎn)電弧傳感器來改善水下焊接質(zhì)量，并且采用ANSYS、FLUENT仿真軟件對(duì)其模型進(jìn)行仿真分析計(jì)算，最后采用Isight與ANSYS集成、Isight與FLUENT集成優(yōu)化，得到最佳的裝置設(shè)計(jì)模型。二、研究主要內(nèi)容及重點(diǎn)主要內(nèi)容：在建立外加磁場作用下焊接電弧的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)模型基礎(chǔ)上，分析水下外加磁場作用下焊接電弧的運(yùn)動(dòng)行為和運(yùn)動(dòng)機(jī)理，為水下旋轉(zhuǎn)磁場作用下電弧運(yùn)動(dòng)行為的研究提供一定理論指導(dǎo)。在弄清楚水下外加磁場作用下電弧運(yùn)動(dòng)機(jī)理之后，為了得到最佳的控制效果，還需要對(duì)傳感器裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定科學(xué)合理的發(fā)生裝置。為此，我們基于ANSYS、FLUENT、Isight等軟件為研究手段，對(duì)影響磁場分布和磁場強(qiáng)度大小的各種因素，諸如勵(lì)磁線圈匝數(shù)、鐵芯的大小、勵(lì)磁電流和導(dǎo)磁桿的角度等因素，采用ANSYS仿真軟件對(duì)傳感器的磁場進(jìn)行有限元分析和計(jì)算，并且運(yùn)用ANSYS與Isight的集成得到最佳的優(yōu)化結(jié)構(gòu)，同時(shí)采用FLUENT流體仿真軟件對(duì)傳感器的排水效果進(jìn)行流場模擬，分析計(jì)算傳感器不同的高壓氣體流道的噴嘴周圍的壓力場和速度場，并且運(yùn)用FLUENT與Isight的集成得到最佳的高壓氣體流道，為設(shè)計(jì)科學(xué)合理的傳感器裝置提供理論基礎(chǔ)。三、研究方法及預(yù)期目的：研究方法：首先用Pro/E建立局部干法磁控旋轉(zhuǎn)電弧傳感器磁場優(yōu)化模型和流道優(yōu)化模型，并且繪制出部分零件圖。然后采用ANSYS有限元分析軟件對(duì)其磁場進(jìn)行仿真分析，采用FLUENT流體仿真軟件對(duì)其壓力場和速度場進(jìn)行仿真分析，在進(jìn)行優(yōu)化之前需要首先建立數(shù)學(xué)模型，然后采用Isight與ANSYS集成對(duì)局部干法磁控旋轉(zhuǎn)電弧傳感器進(jìn)行磁場優(yōu)化，分析不同的勵(lì)磁線圈匝數(shù)、鐵芯的大小、勵(lì)磁電流和導(dǎo)磁桿的角度對(duì)磁場的影響，優(yōu)化之后得到最佳的效果。采用Isight與FLUENT集成對(duì)局部干法磁控旋轉(zhuǎn)電弧傳感器進(jìn)行高壓氣體流道優(yōu)化，分析不同的高壓氣體流道對(duì)流場的影響，優(yōu)化之后得到最優(yōu)的結(jié)果，最終得到最優(yōu)的裝置模型。四、主要參考文獻(xiàn)[1]張也影.流體力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，1999.[2]于勇.FLUENT入門與進(jìn)階教程[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2008.[3]張倩.ANSYS12.0電磁學(xué)有限元分析從入門到精通[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.[4]李劍峰.機(jī)電系統(tǒng)聯(lián)合仿真與集成優(yōu)化案例解析[M].北京：電子工業(yè)出版社，2010[5]熊光愣.協(xié)同仿真與虛擬樣機(jī)技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.[6]李增剛.ANSYS入門詳解與實(shí)例[M].北京：國防工業(yè)出版社，2006.[7]MSC公司PRC技術(shù)部.多學(xué)科系統(tǒng)及虛擬樣機(jī)建模與仿真技術(shù).2005.[8]王田苗，丑武勝.機(jī)電控制基礎(chǔ)理論及應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003.[9]韓占忠.FLUENT流體工程仿真計(jì)算實(shí)例與應(yīng)用.北京：北京理工大學(xué)出版社，2004.[10]王科社.機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2007.[11]鄭大素，江允正.最優(yōu)化方法及實(shí)用程序[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1997.[12]薛家慶.最優(yōu)化原理與方法[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1983.[13]孟飛，槐創(chuàng)鋒.Pro/ENGINEERWildfire5.0中文版機(jī)械設(shè)計(jì)案例實(shí)戰(zhàn).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.[14]郁有文，常健.傳感器原理及工程應(yīng)用.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2000.[15]王福軍.計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析—CFD軟件原理與應(yīng)用.北京：清華大學(xué)出版社，2004.五、進(jìn)度安排

2011.12-2012.2.12熟悉Pro/E軟件并繪制部分零件,閱讀磁控旋轉(zhuǎn)電弧傳感器相關(guān)文獻(xiàn)

2012.2.12-2012.3.12建立局部干法磁控旋轉(zhuǎn)電弧傳感器磁場優(yōu)化模型和流道優(yōu)化模型

2012.3.12-2012.4.10采用Isight軟件對(duì)局部干法磁控旋轉(zhuǎn)電弧傳感器進(jìn)行磁場優(yōu)化

2012.4.11-2012.5.15采用Isight軟件對(duì)局部干法磁控旋轉(zhuǎn)電弧傳感器進(jìn)行高壓氣體流道優(yōu)化

2012.5.16-2012.5.30完成撰寫論文及翻譯工作及所有圖紙、論文、翻譯的校核指導(dǎo)教師簽名：