本文關(guān)鍵詞：空氣壓縮機(jī)關(guān)鍵零部件尺寸對(duì)疲勞壽命的影響分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：當(dāng)前國(guó)外空分設(shè)備裝置的特點(diǎn)是：大型化、高可靠性、低耗能等。與國(guó)外空分設(shè)備發(fā)展水平相比,我國(guó)空分設(shè)備發(fā)展相對(duì)起步晚、制造規(guī)模小、產(chǎn)品耗能高等。目前迫切需要對(duì)大型空分設(shè)備的工藝流程進(jìn)行系統(tǒng)的分析,尤其是對(duì)空分設(shè)備關(guān)鍵零部件的工況、所受載荷及其影響因素進(jìn)行深入的研究,從而進(jìn)一步建立空分設(shè)備關(guān)鍵零部件疲勞壽命的預(yù)測(cè)方法。本論文以某空分壓縮機(jī)為對(duì)象,研究了關(guān)鍵零部件尺寸對(duì)其疲勞壽命的影響,完成了以下研究工作。(1)根據(jù)壓縮機(jī)首級(jí)葉輪的靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析結(jié)果,找出葉輪在工作中易發(fā)生屈服破壞的薄弱環(huán)節(jié)。通過對(duì)葉輪自由態(tài)的模態(tài)分析、以旋轉(zhuǎn)應(yīng)力為預(yù)應(yīng)力狀態(tài)下葉輪模態(tài)分析、旋轉(zhuǎn)應(yīng)力和氣動(dòng)力耦合作用下的葉輪模態(tài)分析結(jié)果對(duì)比,探索了氣動(dòng)力對(duì)葉輪固有頻率的影響規(guī)律,進(jìn)而分析了葉輪模態(tài)頻率及模態(tài)形式隨葉輪尺寸的變化規(guī)律,結(jié)果表明：隨旋轉(zhuǎn)離心力的增加,葉輪模態(tài)頻率稍有增加；隨氣動(dòng)力的增加,葉輪模態(tài)頻率略有減小。隨著葉輪尺寸的增大,葉輪固有頻率有減小趨勢(shì),且減小的幅度隨尺寸增加而降低。葉輪的最大變形量、等效應(yīng)力應(yīng)變隨葉輪整體尺寸的增大而增加。(2)基于ANSYS軟件分析環(huán)境,利用直接瞬態(tài)分析法和單向流固耦合法,研究了壓縮機(jī)葉輪載荷的時(shí)間歷程。通過兩種方法的計(jì)算結(jié)果和程序運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行了對(duì)比分析,結(jié)果表明：兩種方法所獲得的計(jì)算結(jié)果比較接近,但直接瞬態(tài)分析法比單向流固耦合法所需計(jì)算時(shí)間大大降低,因此,可利用直接瞬態(tài)分析法代替單向流固耦合分析法研究葉輪的尺寸效應(yīng)。(3)利用直接瞬態(tài)分析法,計(jì)算了不同尺寸葉輪的載荷時(shí)間歷程。分別利用Crossland模型和Matake模型,定義了葉輪的等效疲勞名義應(yīng)力。利用基于MATLAB語言的雨流計(jì)數(shù)法提取了不同尺寸葉輪的兩種疲勞名義應(yīng)力,編制了葉輪載荷譜。利用疲勞累計(jì)損傷理論,建立了葉輪疲勞壽命預(yù)測(cè)模型。分別利用兩種等效名義應(yīng)力對(duì)不同尺寸葉輪進(jìn)行壽命預(yù)測(cè),結(jié)果表明：在相同工況下,隨著構(gòu)件尺寸的增大,葉輪的疲勞壽命逐漸在減小,在葉輪尺寸增大到一定尺寸,構(gòu)件疲勞壽命會(huì)趨于穩(wěn)定。兩種等效名義應(yīng)力對(duì)不同尺寸葉輪進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)的結(jié)果比較接近,但基于Crossland模型比Matake模型提取的等效名義應(yīng)力,得到的壽命預(yù)測(cè)結(jié)果略大。
【關(guān)鍵詞】：疲勞壽命預(yù)測(cè) 壓縮機(jī) 載荷譜 雨流法 流固耦合 有限元法
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TH45
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 課題背景13-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究概況14-16
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外空分設(shè)備發(fā)展回顧與展望14-15
• 1.2.2 離心壓縮機(jī)發(fā)展歷史及現(xiàn)狀15-16
• 1.3 空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展概況16-18
• 1.3.1 國(guó)外空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展16-17
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)空氣動(dòng)力學(xué)發(fā)展17-18
• 1.3.3 非定�？諝鈩�(dòng)力學(xué)18
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容18-21
• 第2章 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)理論21-31
• 2.1 計(jì)算流體力學(xué)21-28
• 2.1.1 流體控制方程21-23
• 2.1.2 湍流模式理論23-28
• 2.2 CFX軟件的介紹28-29
• 2.3 研究對(duì)象29-31
• 2.3.1 壓縮機(jī)機(jī)組結(jié)構(gòu)29-30
• 2.3.2 壓縮機(jī)機(jī)組運(yùn)行工況30-31
• 第3章 關(guān)鍵零部件的有限元分析31-51
• 3.1 引言31
• 3.2 靜強(qiáng)度分析及監(jiān)測(cè)點(diǎn)的確定31-34
• 3.2.1 有限元模型建立31-32
• 3.2.2 葉輪靜強(qiáng)度分析32-33
• 3.2.3 結(jié)果分析以及監(jiān)測(cè)點(diǎn)的確定33-34
• 3.3 葉輪有限元分析34-41
• 3.3.1 離心壓縮機(jī)葉輪的靜態(tài)分析35-37
• 3.3.2 葉輪的靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析結(jié)果37-38
• 3.3.3 葉輪的模態(tài)響應(yīng)分析結(jié)果38-40
• 3.3.4 葉輪的諧響應(yīng)分析40-41
• 3.4 不同尺寸的葉輪動(dòng)力學(xué)分析41-48
• 3.4.1 不同尺寸葉輪的靜力分析42-44
• 3.4.2 不同尺寸葉輪的模態(tài)分析44-47
• 3.4.3 不同尺寸葉輪的諧響應(yīng)分析47-48
• 3.5 本章小結(jié)48-51
• 第4章 葉輪的疲勞壽命預(yù)測(cè)及尺寸效應(yīng)分析51-75
• 4.1 引言51
• 4.2 疲勞壽命預(yù)測(cè)方法51-54
• 4.2.1 高周疲勞壽命預(yù)測(cè)模型52-53
• 4.2.2 疲勞累計(jì)損傷理論53-54
• 4.3 關(guān)鍵零部件的載荷獲取54-59
• 4.3.1 葉輪直接瞬態(tài)分析54-56
• 4.3.2 單向流固耦合分析56-58
• 4.3.3 雙向流固耦合分析58-59
• 4.4 基于MATLAB的雨流計(jì)數(shù)法59-61
• 4.5 葉輪疲勞壽命預(yù)測(cè)方法的確定61-64
• 4.5.1 葉輪材料的FV520B的S-N曲線61-62
• 4.5.2 氣動(dòng)力對(duì)葉輪壽命的影響62-64
• 4.6 葉輪的壽命估算64-72
• 4.6.1 不同葉輪的疲勞載荷譜的編制64-71
• 4.6.2 不同葉輪壽命估算71-72
• 4.7 零件尺寸系數(shù)的影響因素分析72-74
• 4.7.1 材料缺陷分布72-73
• 4.7.2 應(yīng)力梯度73-74
• 4.8 本章小結(jié)74-75
• 第5章 全文總結(jié)與展望75-77
• 5.1 全文總結(jié)75-76
• 5.2 展望76-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 致謝81

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 鄭修麟;;過載——延長(zhǎng)疲勞壽命的有效方法[J];機(jī)械強(qiáng)度;1982年02期

2 ;提高汽車用彈簧鋼疲勞壽命的研究[J];北京鋼鐵學(xué)院學(xué)報(bào);1987年S3期

3 M.E.M.EL-SAYED;E.H.LUND;連奮忠;;考慮疲勞壽命制約的結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J];國(guó)外導(dǎo)彈與航天運(yùn)載器;1992年08期

4 鄧小禾,趙永紅;航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉片疲勞壽命的研究[J];新疆工學(xué)院學(xué)報(bào);2000年03期

5 濮進(jìn);長(zhǎng)壽命區(qū)疲勞壽命概率分布[J];機(jī)械強(qiáng)度;2001年01期

6 鄒嶸,倪侃,張圣坤;疲勞壽命的隨機(jī)-模糊估計(jì)方法[J];船舶力學(xué);2001年05期

7 章向明;陳禮威;楊少紅;許陸文;;含裂紋鋼板復(fù)合材料修補(bǔ)疲勞壽命數(shù)值分析[J];海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào);2008年04期

8 盧明章;趙海軍;崔明芳;;模糊疲勞壽命均值及其隸屬函數(shù)研究[J];機(jī)械強(qiáng)度;2010年04期

9 夏念國(guó);王釗;;某型飛機(jī)單機(jī)壽命監(jiān)控技術(shù)研究[J];新技術(shù)新工藝;2011年09期

10 呂海霆;;機(jī)械零件疲勞壽命問題研究[J];制造業(yè)自動(dòng)化;2011年23期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 喬揚(yáng);陳海波;;高頻噪聲激勵(lì)的結(jié)構(gòu)聲振疲勞壽命預(yù)報(bào)[A];中國(guó)力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

2 王茜;高建嶺;張宏濤;;復(fù)合材料修復(fù)含裂紋管道的疲勞壽命估計(jì)方法[A];北京力學(xué)會(huì)第17屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2011年

3 劉志遠(yuǎn);楊慶生;;有缺陷的薄壁圓筒疲勞數(shù)值模擬[A];北京力學(xué)會(huì)第15屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2009年

4 張偉;盧芳云;楊凱;魏東;;飛機(jī)結(jié)構(gòu)損傷光固化復(fù)合材料疲勞壽命研究[A];第四屆全國(guó)爆炸力學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

5 李輝;王佰超;張大舜;姜合萍;;扭力軸疲勞壽命影響因素分析[A];全國(guó)先進(jìn)制造技術(shù)高層論壇暨第八屆制造業(yè)自動(dòng)化與信息化技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

6 張蕾;陳群志;宋恩鵬;;預(yù)腐蝕對(duì)某型飛機(jī)42框橫梁疲勞壽命的影響[A];第七屆全國(guó)MTS材料試驗(yàn)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（二）[C];2007年

7 王逾涯;張蕾;陳群志;崔常京;;帶孔鈦合金壁板模擬件疲勞壽命研究[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

8 冀亞鋒;張宏;畢宗岳;鮮林云;曹艷彬;王娣;王麗;;連續(xù)管井口疲勞壽命預(yù)測(cè)方法研究[A];2011年石油裝備學(xué)術(shù)研討會(huì)論文專輯[C];2011年

9 馬常亮;朱親強(qiáng);張憲政;王波;;鉚釘邊距對(duì)搭接件疲勞壽命的影響[A];2013年中國(guó)航空學(xué)會(huì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度專業(yè)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2013年

10 趙思聰;謝季佳;武曉雷;;表層梯度硬化材料的接觸疲勞模型分析[A];中國(guó)力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 重慶大學(xué) 龔士弘 盛光敏;震區(qū)用鋼知識(shí)問答[N];中國(guó)冶金報(bào);2002年

2 林立恒;閥門彈簧用線材特點(diǎn)[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2010年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 石燕棟;鋁合金點(diǎn)焊接頭疲勞性能與壽命預(yù)測(cè)方法研究[D];南京航空航天大學(xué);2013年

2 奚蔚;缺口件疲勞壽命分布及參數(shù)敏度分析[D];南京航空航天大學(xué);2012年

3 蔡福海;起重機(jī)桁架臂疲勞壽命與可靠性研究[D];大連理工大學(xué);2014年

4 閆曉亮;高速滾動(dòng)軸承的混合潤(rùn)滑性能及疲勞壽命研究[D];北京理工大學(xué);2014年

5 段紅燕;不同載荷下缺口參數(shù)對(duì)軸類零件低周疲勞壽命的影響[D];蘭州理工大學(xué);2009年

6 鄭淳;基于斷裂力學(xué)的公路鋼橋疲勞壽命可靠度方法研究[D];華南理工大學(xué);2013年

7 彎艷玲;蜻蜓翅翼三維空間結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)與疲勞壽命研究[D];吉林大學(xué);2010年

8 肖建清;循環(huán)荷載作用下巖石疲勞特性的理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];中南大學(xué);2009年

9 王翔;48MnV退役曲軸剩余疲勞壽命測(cè)評(píng)技術(shù)研究[D];上海交通大學(xué);2011年

10 羅明軍;汽車后扭力梁振動(dòng)疲勞數(shù)值分析與研究[D];南昌大學(xué);2014年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王聰;鋼桁梁斜腹桿過焊孔細(xì)節(jié)的疲勞性能與疲勞壽命評(píng)估[D];西南交通大學(xué);2015年

2 牟星s

本文編號(hào)：422508