检索结果-南通市图书馆

作者：张志广北京化工大学

学位级别：硕士

本文中设计了一台粉体材料动摩擦系数立式测定装置,综合考虑了实际加工生产中可能涉及到的压力、温度、转速等影响因素,通过设计液压辅助系统、温度控制系统、选用电机、无级变速器等设备实现对不同压力、温度、转速功能的设定和调节,... 详细信息

本文中设计了一台粉体材料动摩擦系数立式测定装置,综合考虑了实际加工生产中可能涉及到的压力、温度、转速等影响因素,通过设计液压辅助系统、温度控制系统、选用电机、无级变速器等设备实现对不同压力、温度、转速功能的设定和调节,并利用LabVIEW数据采集软件和NI数据采集卡完成对实验过程中所需记录数据的实时采集和存储。对摩擦系数测定的主要结构设计了3种摩擦结构,即结构1,利用轴的转动带动粉体物料与之同步转动,使粉体物料与筒体内壁发生动摩擦;结构2,利用筒体将粉体物料固定使之与转动轴表面发生动摩擦;结构3,利用平面圆盘与粉体物料相对运动产生摩擦测定动摩擦系数。选用比较常见的高分子材料,即废旧胶粉、聚丙烯(PP)粉体、聚氯乙烯(PVC)粉体分别在3种结构上进行实验,对比验证所设计的结构的可行性。通过实验比较,选择综合考虑较为合理的结构1再次进行实验,完成在不同实验压力、温度、转速下,对本课题来源项目中应用的胶粉及预处理过的胶粉(含油胶粉)的动摩擦系数的测量,然后分析比较胶粉的摩擦系数在不同实验条件下的变化规律,为项目中所用设备的结构设计和设备选型提供参考数据。通过大量的实验观察和数据分析得出,压力的变化对粉体材料的摩擦系数影响较大,一般情况下,摩擦系数随压力的增加而减小;温度的变化对不同的粉体材料影响不同,这与粉体材料本身的物性有关;而转速的变化对粉体材料影响比较复杂,通常转速的变化会引起摩擦生热,粉体颗粒粒径剪切变小等其他变化;此外,通过在结构3上实验比较发现,料层的厚度对测定结果也有影响,因此说明,粉体材料的动摩擦系数大小是受实际的压力、温度、转速以及材料本身物性等共同影响的。

关键词：粉体材料压力转速温度动摩擦系数

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复杂制品注射成型的CAE分析

复杂制品注射成型的CAE分析

作者：张静北京化工大学

学位级别：硕士

注射成型是高分子材料成型加工的重要方法。随着塑料工业的飞速发展，CAE(Computer Aided Engineering)技术的研发和应用更是在注射成型过程中对优化成型工艺和提高产品质量等方面起到较好的辅助和指导作用。本课题应用Moldflow软件对... 详细信息

注射成型是高分子材料成型加工的重要方法。随着塑料工业的飞速发展，CAE(Computer Aided Engineering)技术的研发和应用更是在注射成型过程中对优化成型工艺和提高产品质量等方面起到较好的辅助和指导作用。本课题应用Moldflow软件对三个典型塑料制品的注射成型过程进行了CAE分析和注塑模优化设计，并进行实际成型加工。尤其是针对复杂塑料制品，分别赋予不同的参数进行了多次成型过程模拟计算，通过对不同方案模拟结果的对比，并与实验结果相对照的方法，考察了CAE过程中运用Moldflow进行模拟计算的精度问题。认为Moldflow的使用效果还是比较理想的，基本能够正确反映实际加工过程及成型结果，并为注射成型优化设计提供了高效的解决方法。但由于实验者的经验问题和Moldflow软件自身固有的缺陷，实验中也存在计算的精度问题和模拟的真实性问题，使模拟与实际加工出现了不同程度的偏差。通过本课题的研究，最后总结了Moldflow软件的潜在缺陷以及影响Moldflow计算精度的制约因素。熟悉Moldflow的使用特点、了解其优势与不足，并熟练掌握其关键性控制因素，是为了更加快捷、高效地使用Moldflow软件，使CAE技术真正在科研和生产中发挥更大的作用。

关键词：注射成型复杂制品 CAE Mofdflow 缺陷优化设计

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聚丙烯碳基纳米复合材料微尺度流变实验研究

聚丙烯碳基纳米复合材料微尺度流变实验研究

作者：张凯北京化工大学

学位级别：硕士

随着聚合物加工成型技术向着高精密化和微型化的趋势发展,聚合物在带有微尺寸流道中的流变行为的实验研究已成为聚合物加工流变学的重要方向。微尺度下熔体的流动具有表体比高、熔体压力大、剪切速率高等特点。因此微尺度流变学的研究... 详细信息

随着聚合物加工成型技术向着高精密化和微型化的趋势发展,聚合物在带有微尺寸流道中的流变行为的实验研究已成为聚合物加工流变学的重要方向。微尺度下熔体的流动具有表体比高、熔体压力大、剪切速率高等特点。因此微尺度流变学的研究集中于材料的黏度尺度效应、压力敏感性以及材料的界面滑移等。然而目前关于微尺度流变的研究对象多为常见聚合物,未涉及聚合物基复合材料。因此本文通过熔融共混的方法以纳米级别的炭黑(CB)、多壁碳纳米管(CNT)和石墨烯微片(GNP)填充热塑性塑料聚丙烯(PP)制备纳米复合材料,并对其动态黏弹性,多尺度流道中黏度尺寸依赖性以及基于PVT(压力-比容-温度)特性的黏度压力敏感性进行了实验研究。利用旋转流变仪在振荡模式的小幅应变条件下对纳米复合材料的动态模量、损耗因子和复数黏度在内的动态流变特性参数进行测量,发现制备材料的模量和黏度在低应变速率区域对扫描频率具有很强的关联性且均随着纳米粒子质量分数的增加呈现递增趋势。然而三种纳米填料复合材料体系中质量分数超过2%时才会明显比PP模量大,PP/CNT在CNT质量分数达到2%时会发生流变阈渗效应。在毛细管流变仪中对三种复合材料流经不同直径口模中的流变实验中发现,在剪切速率和加热温度相同的条件下,小尺寸口模中的黏度要小于大尺寸口模中的黏度。以不同口模中所对应的熔体黏度偏差百分比表征黏度尺度效应的强弱。三种复合材料均随纳米粒子含量的增加黏度尺度效应有减小的趋势,提高熔体温度则会导致材料的黏度尺度效应的增强而剪切作用加强则会弱化黏度尺度效应。此外,对三种材料壁面滑移研究发现复合材料在流道中的滑移速度与纳米颗粒、应力水平以及温度相关。采用间接法利用复合材料的PVT数据和黏流活化能得到了材料的黏度压力敏感性系数。三种复合材料的压力系数则随着粒子含量的增加而逐渐减小的趋势。此外从理论分析和计算公式来看温度升高会增大材料的黏度压力敏感性系数,而升高压力则会减小该系数。

关键词：聚丙烯碳基纳米复合材料黏弹性黏度尺度效应壁面滑移黏度压力敏感性

高速挤出过程中管机头流道模拟及结构参数影响分析

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高速挤出过程中管机头流道模拟及结构参数影响分析

作者：王银霞北京化工大学

学位级别：硕士

挤出成型是塑料成型加工中最重要的方法之一。随着塑料制品的广泛应用及其产量的迅猛增长,带动了塑料成型机械的迅速发展。高速、高效一直是挤出成型设备的发展方向。挤出机高速、高产固然可使投资者以较低的投入获得较大的产出和高额... 详细信息

挤出成型是塑料成型加工中最重要的方法之一。随着塑料制品的广泛应用及其产量的迅猛增长,带动了塑料成型机械的迅速发展。高速、高效一直是挤出成型设备的发展方向。挤出机高速、高产固然可使投资者以较低的投入获得较大的产出和高额的回报,但从技术角度看,螺杆转速的高速化也带来了一系列需要克服的困难。在挤出成型中常常发现,当螺杆转速较低时,挤出过程平稳,挤出物表面光滑。而随着螺杆转速的提高,挤出速度增加,超过某一极限时,挤出物的表面质量就会恶化,会出现挤出不稳定现象。高速挤出的实现并不单纯是提高螺杆转速,而是一个严密的系统工程,这一工程不仅涉及到挤出机、辅机、模具、定型装置等硬件,还与原材料的性能、质量、配方、工艺参数等相关,也就是说,高速挤出是高产量、高质量、高速度的结合与统一。本文在前人对挤出流动不稳定机理及影响因素分析的基础上,利用ANSYS软件模拟了高速挤出时,高聚物在机头流道中的流动状态,包括流道内速度、压力、剪切应力等的分布情况;在一定加工工艺条件下,固定高速挤出产量,分析机头结构参数(分流段长度、压缩段长度和定型段长度)的变化对机头内熔体流动状态的影响。

关键词：塑料高速挤出模拟分析机头结构参数优化

双向自增强PVC管材布管扩胀机理及装备的研究

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双向自增强PVC管材布管扩胀机理及装备的研究

作者：尤淑波北京化工大学

学位级别：硕士

高弹态聚合物在外力作用下可以产生大的弹性变形,使材料内部分子链取向,材料在应力方向上的宏观力学性能大幅提高。本文通过布管扩胀法制得扩胀比为1.26的自增强管材,其环向拉伸强度和拉伸弹性模量比未取向的普通塑料管材有大幅提高,其... 详细信息

高弹态聚合物在外力作用下可以产生大的弹性变形,使材料内部分子链取向,材料在应力方向上的宏观力学性能大幅提高。本文通过布管扩胀法制得扩胀比为1.26的自增强管材,其环向拉伸强度和拉伸弹性模量比未取向的普通塑料管材有大幅提高,其中前者增幅约30%,后者增幅达50-100%,可省原料20%以上。当扩胀比增加,在相同外径和承压能力下,自增强管可以有效节省原料30%以上。本文研究了PVC管材的布管扩胀机理,并通过布管扩胀方法制备了PVC-O取向管材。研究表明,影响扩胀的主要参数为扩胀温度、加热时间、扩胀压力、保压时间、扩胀比等。本文通过数值计算和FLUENT软件计算了理论加热时间和充气保压时间,同时通过大量实验获得PVC-O管材的布管连续扩胀的最佳工艺参数为：加热温度140℃,加热时间5min,充气压力0.65MPa,充气时间5s。理论上,在材料高弹态温度范围且加热均匀的情况下,低温高压、高扩胀比、快速冷却定型有利于获得高取向高性能的管材。本文创新之处在于根据前人设计的扩胀装置实现了PVC双向自增强管材的连续扩胀,在工艺上确定了最佳扩胀条件,并能比较精确地控制各工艺参数。本文应用布管内压扩胀方法,在不同参数条件下,对PVC-U管进行间歇式和连续式扩胀,获得一系列PVC-O管。对这些扩胀管进行外形尺寸和力学性能测试,结果证明采用布管内压扩胀法可以得到外观均匀、管径稳定的扩胀管。由于材料的取向作用,管材的环向拉伸强度和拉伸弹性模量都有大幅提高。但是作为代价,扩胀管的断裂伸长率有一定程度的降低。材料的环向拉伸强度和弹性模量的增长幅度与管材的取向度有关,管材的取向度与扩胀比直接相关。本文初步探索了用超声波声速法测管材取向度的方法,测试结果显示被测样品的扩胀比增加,超声波通过该样品的声速增加。利用此结论可以进一步获得超声波在材料中的声速与材料取向度的关系。

关键词：双向自增强聚氯乙烯管材布管扩胀取向度拉伸强度弹性模量

脱硫胶粉螺杆挤出机内连续精炼挤出流场模拟与实验研究

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脱硫胶粉螺杆挤出机内连续精炼挤出流场模拟与实验研究

作者：杨晓彤北京化工大学

学位级别：硕士

制备再生橡胶是现在解决废轮胎污染的主要途径。传统生产工艺由于污染严重且人力成本大将逐渐被市场淘汰,目前很多企业的新型生产设备与工艺不成熟并且存在很多问题,因此需要对设备进行改进以满足市场和行业的需求。废旧胶粉在经过脱硫... 详细信息

制备再生橡胶是现在解决废轮胎污染的主要途径。传统生产工艺由于污染严重且人力成本大将逐渐被市场淘汰,目前很多企业的新型生产设备与工艺不成熟并且存在很多问题,因此需要对设备进行改进以满足市场和行业的需求。废旧胶粉在经过脱硫反应之后,仍然要剪切塑炼从而降低其门尼粘度,提高再生胶的加工流动性。使用螺杆挤出机组生产再生胶是目前的新工艺,本文对脱硫胶粉在螺杆挤出机内连续精炼挤出过程做了流场数值模拟并进行实验分析,对使用螺杆挤出机连续挤出生产工艺进行了优化改进。本文对120三螺杆挤出机和112同向双螺杆挤出机进行了建模、边界条件设定和网格划分,使用POLYFLOW软件对脱硫胶粉在产量为800 kg/h时连续挤出做了流场模拟,分别得出其在各自生产工况转速下的剪切速率场和剪切应力场分布,并与传统精炼机的流场数据做比较,112同向双螺杆挤出机剪切速率场与剪切应力场和精炼机的流场分布接近,两者综合剪切能力比120三螺杆挤出机强。两台设备上做连续挤出实验中对不同设备的降门尼作用以及各产品的性能做了比较,对比了三种设备的再生胶产品、混炼胶样品和止水带样品表面情况和内部截面的密实程度。实验表明,112同向双螺杆挤出机和精炼机降门尼效果优于120三螺杆挤出机,且前者的混炼胶和橡胶止水带表面光滑程度高,内部紧致密实,说明其对脱硫胶粉精炼效果好,再生胶产品细化程度高。三台设备的再生胶产品毛细管流变实验中对不同产品的剪切速率-剪切压力曲线进行分析,间接表征不同再生胶内部凝胶交联网络的大小以及精炼过程中胶体内部填料网络的破坏情况。从而可以使用门尼粘度仪和毛细管流变仪剪切速率-剪切压力曲线综合表征再生胶的加工性能。此外对螺杆挤出机连续挤出制备再生胶代替精炼机必要性进行阐述,说明新型工艺在对再生胶行业发展和生态文明建设的重要意义。

关键词：同向双螺杆挤出机三螺杆挤出机连续精炼门尼粘度流动性流场分析

双螺杆混合含铝炸药模拟物数值模拟及均匀性研究

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双螺杆混合含铝炸药模拟物数值模拟及均匀性研究

作者：霍朝沛北京化工大学

学位级别：硕士

金属化混合炸药的研究是军用混合炸药发展的一个重要分支,其中含铝炸药已成高能炸药的研究热点。铝粉颗粒在炸药基体材料中的均匀性分布对金属化炸药做功能力有重要的影响。相对传统混合设备,双螺杆对含能材料挤出工艺具有连续化高效混... 详细信息

金属化混合炸药的研究是军用混合炸药发展的一个重要分支,其中含铝炸药已成高能炸药的研究热点。铝粉颗粒在炸药基体材料中的均匀性分布对金属化炸药做功能力有重要的影响。相对传统混合设备,双螺杆对含能材料挤出工艺具有连续化高效混合能力、绿色柔性化等优势。本文以铝粉含量20%的含铝炸药模拟物为研究对象,研究其流场分布随双螺杆工艺参数的影响规律,为双螺杆挤出含铝炸药的混合性能和安全性能的综合评估提供理论借鉴。本文根据该含量含铝炸药模拟物的流变特性,在5种同向啮合双螺杆转速、压差和螺杆构型下,分别模拟计算了含铝炸药模拟物的混合流场。通过研究剪切速率分布、加权平均剪切应力、混合指数、流道压力分布、回流系数、停留时间分布、粘性热以及温度场等流场特性指标,分析了转速、压差和螺杆构型对双螺杆挤出含铝炸药模拟物混合性能和安全性能的影响。基于信息熵和团聚理论,提出混合系数理论,用于量化评价超细粉体混合均匀性,结合流场模拟研究了香农熵对分布混合均匀性的适用性。结合螺杆构型实验对部分模拟分析结果进行定性验证。模拟分析结果表明：螺杆转速的提升有利于螺杆混合性能的提高,含铝炸药加工安全性能有所下降;压差的升高有利于提高螺杆的混合性能,但不同压差下温度变化较小,螺杆安全性能受到影响不大;大导程螺纹元件、反向螺纹元件以及正反向捏合块对含铝炸药模拟物料可提供较高强度的机械剪切力,分散混合能力较强,综合比较,带有反向螺纹元件和正向捏合块的螺杆在五种构型中具有最佳的的混合性能和安全性能。实验统计结果表明,五种螺杆构型对含铝炸药模拟物的混合能力与模拟分析结果基本一致,混合系数理论在对超细铝粉混合均匀性评价方面具有良好的适用性,也为复合材料领域中超细填料的混合评价提供了新思路。

关键词：同向啮合双螺杆含铝炸药模拟物流场模拟香农熵混合均匀性

粉体物料动摩擦系数的测试装置设计及其实验分析

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粉体物料动摩擦系数的测试装置设计及其实验分析

作者：杨彩霞北京化工大学

学位级别：硕士

在高分子材料混合加工，农业机械，医药农药，食品，微电子，陶瓷等领域都涉及到粉体和颗粒物料与工作表面的运动。在这些相关设备的制造加工，实用选型中，粉体物料与工作部件表面的摩擦系数是关键数据。并且，物料的压力，温度，滑动... 详细信息

在高分子材料混合加工，农业机械，医药农药，食品，微电子，陶瓷等领域都涉及到粉体和颗粒物料与工作表面的运动。在这些相关设备的制造加工，实用选型中，粉体物料与工作部件表面的摩擦系数是关键数据。并且，物料的压力，温度，滑动速度和滑动时间都会对粉体材料与工作表面的摩擦系数产生一定的影响。因此，精确地测量粉体物料的动摩擦系数，并根据粉体物料摩擦系数的变化特点分析其改变的原因，对粉体设备的设计和粉体加工过程具有重要的指导意义和实用价值。根据摩擦系数的定义和粉体物料的散粒特性，本文提出了一种测量粉体物料动摩擦系数的方法。即：设定物料的温度和转速，测试粉料的压力和转动的扭矩，转换为物料的正压力和摩擦力，计算摩擦系数。根据以上设计理念，设计开发了新型粉体物料动摩擦系数实验测试装置。在本文自主开发的实验台上进行了不同粉体物料动摩擦系数的测试实验，通过重复性实验验证了本文提出的设计思想的正确性。通过测试不同压力，温度和转速下粉料摩擦系数，绘制摩擦系数随着压力，温度和转速的变化关系曲线。研究摩擦系数变化的规律，分析引起摩擦系数变化的因素，从而实现对粉体物料摩擦性能的掌握。

关键词：粉体物料动摩擦系数压力温度转速

高填充性聚丙烯基纳米复合材料制备及其压力环境下流变行为研究

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高填充性聚丙烯基纳米复合材料制备及其压力环境下流变行为研究

作者：吴长庆北京化工大学

学位级别：硕士

向聚合物中加入大量填料不仅能赋予聚合物特殊的性能,还能从一定程度上节约成本。随着高填充技术和纳米粒子技术的发展,高分子材料加工行业向着功能化、低成本方向进展。聚合物流变行为主要体现在弹性行为和黏性行为两个方面,挤出胀大... 详细信息

向聚合物中加入大量填料不仅能赋予聚合物特殊的性能,还能从一定程度上节约成本。随着高填充技术和纳米粒子技术的发展,高分子材料加工行业向着功能化、低成本方向进展。聚合物流变行为主要体现在弹性行为和黏性行为两个方面,挤出胀大行为对聚合物制品质量起着至关重要的作用,黏度数值又是聚合物工艺研发过程中的关键参数。因此研究高填充性纳米复合材料的流变行为是很有必要的。本文用熔融共混的方式将纳米碳酸钙(NPCC)、纳米氢氧化镁(NMH)和埃洛石纳米管(HNTs)高填充进聚丙烯(PP)基体中制备高填充性PP/纳米复合材料。使用静态拉伸混合器对三种纳米复合材料进行拉伸熔融共混。使用毛细管流变仪对三种纳米复合材料挤出胀大行为进行了测量并分析其差异。使用新型三阶毛细管流变仪对三种纳米复合材料在不同压力环境下的黏度参数进行了测量并计算其黏度压力依赖性系数,并对剪切速率和纳米粒子形貌、含量对其熔体黏度压力依赖性的影响机理进行了分析。用扫描电镜对各个比例纳米复合材料纳米粒子分散情况进行观察得知,随着纳米粒子填充量增加,HNTs在PP基体中分散性最好,NPCC和NMH都有不同程度的团聚,NPCC团聚最为严重。用静态拉伸混合器对不同强度拉伸流场对三种复合材料作用进行了研究,PP/NPCC和PP/NMH复合材料在500μm间隙拉伸流场中复合材料纳米粒子分散状态和力学性能得到最好的改善,1000μm间隙拉伸流场对PP/HNTs复合材料作用效果最佳。用毛细管流变仪对三种高填充性PP/纳米复合材料的挤出胀大行为进行研究。三种复合材料的挤出胀大比随口模温度的增加、剪切速率的增大、熔体压力的增大而增大。在相同温度、相同体积分数下,三种复合材料挤出胀大比关系为:PP/NPCC>PP/HNTs>PP/NMH。使用新型三阶毛细管流变仪对三种高填充PP/纳米复合材料的不同压力环境下流变行为进行研究,计算了其黏度压力依赖性系数。三种复合材料黏度数值都随着压力的增大而增大,其黏度压力依赖性随着剪切速率的增大而减小。随着纳米粒子填充量的增加,PP/NPCC和PP/NMH复合材料黏度压力依赖性减小,PP/HNTs黏度压力依赖性增加。

关键词：高填充聚合物纳米复合材料挤出胀大拉伸混合黏度压力依赖性

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钢骨架增强塑料复合管的强度与变形分析

钢骨架增强塑料复合管的强度与变形分析

作者：任志敏北京化工大学

学位级别：硕士

钢骨架增强塑料复合管是一种新型环保管材，对于管材的强度设计和安全使用是工程师们非常关心的问题，由于此类管材开发和应用的时间较短，国家目前还没有发布相关的标准。本文应用通用有限元软件ANSYS，分析了已经投入应用的两种骨架... 详细信息

钢骨架增强塑料复合管是一种新型环保管材，对于管材的强度设计和安全使用是工程师们非常关心的问题，由于此类管材开发和应用的时间较短，国家目前还没有发布相关的标准。本文应用通用有限元软件ANSYS，分析了已经投入应用的两种骨架形式的管道(钢丝网骨架增强塑料复合管、钢板网骨架增强塑料复合管)的受力机理及变形情况。本文主要应用有限元法模拟爆破的全过程，并对计算结果进行了有意义的探索，总结出计算变形量、爆破压力、工程使用压力等的相关式;并用近似理论解析法给出了计算复合管的爆破压力的公式;最后用试验数据验证了本文所建有限元模型及近似理论解析法计算的正确性及合理性。作者所做的主要工作如下： 1、分析建模过程中不同的因素对计算结果的影响，建立合理的参数化的有限元模型分析程序，为后续的研究提供可靠的参考模型。 2、分析温度对复合管变形的影响，揭示了管材从弹性变形到塑性变形的全过程，通过研究不同温度下的弹性系数，总结出弹性系数的相关式，这一相关式反映了不同温度下复合管内外表面弹性形变量与工作压力的关系。 3、分析温度对复合管力学性能的影响，确定了钢板网和钢丝网复合管的最大应力点的应力随压力的变化，得出了温度对弹性极限压力和爆破压力的影响曲线并给出了相关的关系式。 4、分析了钢丝不同缠绕结构、钢板孔的轴向间距变化对复合管力学性能的影响。 5、通过对同厚度的纯塑料管与钢丝网复合管爆破压力、弹性极限压力及变形情况的比较分析，验证这种复合管材具有较高的优越性。 6、给出了近似理论解析解的计算公式，并用实验的方法对有限元计算和近似理论解的计算进行验证，并比较了三种方法的优缺点。总之，作为这方面研究的开始，本文做了大量的工作。通过具体的实例证明，本文的计算模型是正确的。本文的研究方法和所得的结论，不仅为优化设计和可靠性的研究提供了理论依据，而且对于工程施工、安装有重要的指导意义。

关键词：有限元分析强度分析变形分析