【摘要】： 端軸頸和輪盤是高壓渦輪轉子系統(tǒng)的關鍵部件,承受著復雜的循環(huán)熱載荷及機械載荷,為了保證端軸頸和輪盤在使用期間的穩(wěn)定性和可靠性,迫切需要對端軸頸和輪盤的靜強度進行計算,并對其進行疲勞破壞分析。本文基于某項目的需要,對高壓渦輪轉子系統(tǒng)中的端軸頸和輪盤進行了靜強度和疲勞可靠性研究。 首先,根據(jù)廠方提供的模型圖紙,使用PRO-E軟件對此高壓渦輪轉子系統(tǒng)的實體模型進行繪制,包括高壓渦輪葉片、渦輪輪盤、端軸頸及其連接件。由于模型的形狀不規(guī)則,對其進行有限元網(wǎng)格劃分容易出現(xiàn)包含奇異角的單元,這樣會導致在計算過程中產(chǎn)生剛度矩陣奇異。為了能夠順利進行有限元計算并且不會造成計算結果不準確,本文對模型進行了適當?shù)恼{整,以期能得到更好的有限元分析模型。 然后,在MARC軟件環(huán)境中,對高壓渦輪轉子系統(tǒng)的端軸頸和輪盤部件進行有限元計算。基于熱彈塑性有限元和接觸非線性有限元分析理論,對各個工作狀態(tài)下的端軸頸和輪盤進行了受力分析、找出疲勞斷裂危險點以及靜強度校核。并且在修改了初始條件后對端軸頸和輪盤的危險點的應力應變溫度情況進行了記錄,為以后的可靠性分析做準備。 最后,通過前述應力(應變)的分析計算結果和材料的疲勞特性,選用S-N曲線法對該高壓渦輪轉子系統(tǒng)進行了靜強度和疲勞可靠度的計算。 通過對此高壓渦輪轉子系統(tǒng)的強度計算和疲勞可靠性分析,得出的計算結果和提出的研究方法為提高端軸頸和輪盤的可靠性和延長工作壽命提供了一定的參考價值。
【圖文】：

3某高壓渦輪轉子系統(tǒng)的有限元計算3.1某高壓渦輪轉子系統(tǒng)模型3.1.1實體模型本文的高壓渦輪轉子系統(tǒng)包括高壓渦輪葉片、渦輪輪盤、端軸頸及其連接件。輪盤與葉片在樺槽處連接，葉片數(shù)量為86個。輪盤分為兩個端面，其中一端與端軸頸連接傳遞動力扭矩，另外一端為自由端。螺栓數(shù)量為32個。在渦輪輪盤的盤體上開有8個均壓孔，使輪盤兩端受壓均衡。另外在盤體上還設有氣封齒，在實際工作時氣封齒結構與周圍的結構不接觸，因為氣封齒結構允許有微小的氣流通過。端軸頸與輪盤通過螺栓進行連接，其中一端插入輪盤軸孔中，但是兩者間隙較大。另外一端設有氣封齒。端軸頸上另外開有12個均壓孔。

圖3.2端軸頸實體模型Fig.3.2Entitymodelofendjournal3.1.2有限元模型由于模型的形狀不規(guī)則，因而使得對模型進行的有限元劃分變得十分困難。在圓角過渡等區(qū)域經(jīng)常出現(xiàn)包含奇異角的單元，，在計算過程中會在造成剛度矩陣奇異，使計算失敗，這就需要手工劃分來避免奇異單元的產(chǎn)生。而且，在劃分時，容易產(chǎn)生應力集中的區(qū)域采用較密的網(wǎng)格，同時為了減少單元的數(shù)量，需要進行疏密過渡。在模型劃分后，仔細檢查模型是否有缺陷存在，若模型中包含了不為人知的單元空洞、重合節(jié)點等缺陷，會造成計算結果不準確，嚴重的還會使計算根本偏離了預期方向，甚至使計算進行不下去。由于計算不考慮葉片部位，本文將輪盤和端軸頸結構做了部分調整:(l)去除輪盤以及端軸頸上的氣封齒，它并不承受載荷并且會對網(wǎng)格劃分產(chǎn)生不必要的尺寸集中。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TH114

【引證文獻】

相關碩士學位論文 前1條

1 張強升;某燃機動葉及壓氣機組件應力計算與振動分析[D];清華大學;2011年

本文編號：2691273