隔膜压缩机膜腔型线的分析研究

摘要

隔膜压缩机是依靠膜片在膜腔中由液压油驱动进行往复挠曲变形改变膜腔容积来实现对气体的压缩的，膜片是隔膜压缩机中最重要的和最易损坏的零件。本文主要根据隔膜压缩机的工作原理，运用弹性力学、弹性薄圆板的相关知识以及数据的拟合处理、参数优化、有限元分析等对膜片膜腔进行了分析研究。主要工作如下： 1、对隔膜压缩机膜片的受力情况进行了比较详细的分析，得出了膜片挠度与作用力的关系，并选取了自由变形时和在特定挠度条件下的挠度指数：研究了膜片工作时的交变应力，并对孔阀处的附加应力作了分析，在理论上得到了膜片主要发生破裂的位置所在；根据前面理论分析的结论初步对膜腔和膜片进行了设计，为膜腔曲线结构参数的优化设计奠定了基础。 2、介绍了有关曲线拟合处理的理论知识和方法，并对北京汇知机电设备有限公司提供的相关数据做了拟合分析，初步得出了一组较为理想的参考数据。 3、基于Matlab的优化工具箱对前面分析所得的相关参数建立了数学模型，并作了优化处理，确定了最优结构参数组合。这为优化膜腔曲线提供了新的思路、新的方法，所得出的结果为膜腔的设计提供了新的参考数据。 4、基于国际著名有限元分析软件ABAQUS对压缩机膜片膜腔建立了有限元分析模型，并对比分析了实测数据和优化数据对应的膜片膜腔在最大压力差下的应力应变，得出了隔膜压缩机膜片应力的分布情况。根据分析结果发现，优化后的数据在尽量不减小压缩机排气量的前提下改善了膜片的应力状态，这为生产制造隔膜压缩机提供了一定的理论依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2隔膜压缩机的概述

1.2.1隔膜压缩机的发展现状

1.2.2隔膜压缩机的分类

1.2.3隔膜压缩机的结构和工作原理

1.2.4隔膜式压缩机的发展前景

1.3隔膜压缩机膜腔形线的研究现状

1.4本文研究意义和主要内容

第二章隔膜压缩机膜片的力学分析

2.1膜腔与压力缸的压力分析

2.2周边紧固金属平膜片受力变形的理论分析

2.2.1力平衡方程

2.2.2位移与变形的综合方程

2.2.3改变所得方程使其成为轴对称形式

2.2.4膜片挠度与作用力的关系

2.3最大挠度时的挠度指数与膜片变形所形成的容积

2.4膜片的应力与材料

2.4.1膜片挠曲变形后的应力

2.4.2压缩机工作时膜片所受的交变应力

2.4.3膜片在孔阀处的附加应力

2.4.4膜片的材料

2.5膜腔及膜片的初步设计

2.6本章小结

第三章基于MATLAB对实测数据的拟合分析

3.1引言

3.2曲线拟合的理论及方法

3.2.1曲线拟合理论

3.2.2线性拟合

3.2.3直线拟合

3.2.4曲线(多项式)拟合

3.2.5数据平滑

3.3运用MATLAB对数据进行拟合处理

3.3.1光滑处理

3.3.2拟合函数的选择

3.3.3拟合结果分析

3.4本章小结

第四章基于MATLAB对结构参数的优化设计

4.1引言

4.2优化设计

4.3 Matlab优化工具箱

4.4优化设计数学模型

4.4.1设计变量

4.4.2目标函数

4.4.3约束条件

4.4.4数学模型

4.5优化结果及说明

4.6本章小结

第五章基于ABAQUS的有限元分析

5.1引言

5.2 ABAQUS简介及非线性问题介绍

5.2.1 ABAQUS基本模块介绍

5.2.2 ABAQUS分析模型

5.2.3 ABAQUS的几点说明

5.2.4非线性问题介绍

5.3有限元模型的建立

5.3.1概述

5.3.2单元选择

5.3.3有限元模型的建立

5.3.4施加边界条件和载荷

5.4结果分析

5.4.1膜片整体应力位移分析

5.4.2膜片内部应力分析

5.4.3膜片孔阀处的局部应力分析

5.5本章小结

第六章结论

参考文献

附录

致谢

研究成果及发表的学术论文

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