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壓力容器是化工、煉油、機(jī)械中廣泛使用的承壓設(shè)備，在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，考慮到壓力容器安全問題的重要性，壓力容器的設(shè)計(jì)往往偏于保守，設(shè)計(jì)的壓力容器既笨重又浪費(fèi)材料，制造成本明顯高，尤其是隨著壓力容器越來越趨于大型化設(shè)計(jì)，材料的浪費(fèi)現(xiàn)象愈加嚴(yán)重為此。設(shè)計(jì)出既滿足性能要求又節(jié)約材料的壓力容器就成為生產(chǎn)制造企業(yè)追求的目標(biāo)。由壓力容器的實(shí)際結(jié)構(gòu)一般都比較復(fù)雜，對其進(jìn)行解析求解較困難，同時(shí)要求設(shè)計(jì)人員應(yīng)具有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，故在壓力容器設(shè)計(jì)的過程中，最有效、最實(shí)用的方法就是數(shù)值分析的方法。結(jié)合有限元分析的特點(diǎn)及傳統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的不足，利用大型通用有限元分析軟件對壓力容器進(jìn)行有限元分析，然后提取有限元分析結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，既滿足了壓力容器的性能要求，又達(dá)到了節(jié)能降耗、降低成本和價(jià)格，提升企業(yè)競爭力的目的。
優(yōu)化設(shè)計(jì)是近年來發(fā)展起來的一門新的學(xué)科，它在解決復(fù)雜問題時(shí)，能定量地從眾多的設(shè)計(jì)方案中找到盡可能完美的或最適宜的設(shè)計(jì)方案，故在工程實(shí)際中的應(yīng)用越來越廣泛。
優(yōu)化設(shè)計(jì)是數(shù)學(xué)規(guī)劃和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種將設(shè)計(jì)變量表示為產(chǎn)品性能指標(biāo)，結(jié)構(gòu)指標(biāo)或運(yùn)動參數(shù)指標(biāo)的函數(shù)，稱為目標(biāo)函數(shù)，然后在產(chǎn)品規(guī)定的性態(tài)，幾何和運(yùn)動等其它條件的限制范圍內(nèi)，稱為約束條件，尋找一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)函數(shù)最大或最小的設(shè)計(jì)變量組合的數(shù)學(xué)方法。進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，首先要把實(shí)際設(shè)計(jì)問題轉(zhuǎn)化為優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型。在明確設(shè)計(jì)變量，約束條件，目標(biāo)函數(shù)之后，優(yōu)化設(shè)計(jì)問題數(shù)學(xué)模型的一般形式為。
利用大型通用有限元分析軟件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，可按照以下個(gè)步驟進(jìn)行：
1)建立參數(shù)化的有限元分析文件
有限元分析文件的建立在整個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)中具有重要的意義，分析文件建立的正確與否會影響最終的優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果。該文件的建立可采用兩種方法。一種是直接編輯法，另一種是基于交互式方法。建立參數(shù)化的有限元分析文件包括以下內(nèi)容。單元類型的選擇，實(shí)常數(shù)的輸入，材料特性參數(shù)的選擇，實(shí)體模型的建立，對實(shí)體模型的網(wǎng)格劃分即有限元模型的建立，分析類型的選擇，約束條件及載荷的確定，求解以及對分析結(jié)果中相關(guān)數(shù)據(jù)的提取。
2)根據(jù)求解問題，在數(shù)據(jù)庫中建立與分析文件中的變量相對應(yīng)的設(shè)計(jì)參數(shù)。
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