随着我国石油行业的快速发展,输油管式加热炉的需求量越来越大,用户不仅对其性能要求越来越高,而且要求尽可能缩短研发周期。目前的结构设计和计算主要依靠手工来完成,不仅效率低下而且计算由于做过大量的简化和近似处理而不准确,并且重复工作量大,耗时较多,成本较大,不利于管式加热炉研发制造的可持续发展。为了解决上述问题,本文在对有限元参数化技术、ANSYS二次开发技术、优化设计技术、VB编程技术深入研究的基础上,提出了管式加热炉钢结构有限元分析及优化设计系统的解决方案。论文的研究内容包括如下几个方面:(1)对传统设计的加热炉钢结构进行简化,利用APDL建立其参数化有限元模型;分析加热炉的各种载荷工况,在ANSYS环境中计算4000 KW加热炉在等效静力风载荷、吊装载荷工况下强度和刚度的分布情况。(2)对传统设计的4000 KW加热炉进行模态分析、风载荷及地震载荷动力响应分析,通过分析结果验证加热炉在结构设计上是否能够满足设计要求,并将动力风载与等效静力风载分析结果进行对比。(3)依据“相对差商法”的思想,开发一种适用于加热炉钢结构的离散变量优化算法,编制相应的优化程序。以传统设计的4000 KW加热炉钢结构为例对其进行优化。(4)应用VB开发工具将参数化技术、有限元分析方法、优化设计技术融为一体,建立一套管式加热炉钢结构有限元分析及优化设计系统。