燃汽轮机叶轮超速预应力处理的弹塑性计算

某燃汽轮机采用空心叶轮,工作转速比一般汽轮机高出近一倍。运转时在机械负荷和热负荷的作用下,轮孔附近应力很大,极易破裂。为了解决这个问题,必须对叶轮进行预应力处理。超速处理就是预应力处理的一种方法,其工艺机理如下: 旋转叶轮由离心力产生的应力分布是不均匀的,在轮孔附近应力最大,向外缘逐渐减小。超速处理就是把制成的叶轮,在特定的装置上进行超过一般工作转速的高转速处理。     

基于ANSYS的轴流泵转子系统有限元分析

为了研究预应力对便携式轴流泵叶片的应力及应变的影响,基于有限元理论,在Workbench平台上,采用ANSYS CFX软件对轴流泵内部流场和叶轮结构进行耦合求解.其中流场计算选用以雷诺平均方程为基础的SST k-ω湍流模型.结构计算采用弹性体结构动力学方程,对叶轮叶片在不同流量工况下的变形和应力分布以及各阶模态变化进行了计算.结果表明:在水体作用力和旋转离心力作用下,轴流泵叶片的最大变形发生在叶片进口轮缘处,且从轮毂到轮缘的径向方向上,变形程度逐渐变大;在叶轮压力面靠近轮毂附近区域出现应力集中,各工况最大应力值均远小于最大拉应力,能够满足强度要求;有无预应力对转子系统的各阶模态影响很小,且不同流量工况下各阶模态的变化也很小.     

离心叶轮开裂的机理研究

从力学角度分析了某叶轮开裂的驱动力,并对断口进行了宏观和微观分析,找到了叶轮开裂的原因．在分析中提出了新的叶轮应力计算模型,并建议用敏感性分析的手段来对叶轮进行设计,从而达到有效控制弯应力水平的目的．提出的不调频叶轮概念,有利于避免气流激振造成的叶轮疲劳破坏．     

离心压缩机叶轮静强度分析方法

采用自适应有限元分析与弹塑性分析方法,对某离心压缩机叶轮进行精细的静强度分析.阐述了对网格不敏感的结构热点应力的概念.得到了基于结构热点应力相应的强度判别准则,并对叶轮的von Mises应力和等效塑性应变随时间演化历程进行了分析,数值模拟结果表明,对叶轮进行超速预加载处理,能够有效扩大材料的弹性工作范围,降低叶轮正常工作时的应力水平,且超速预加载工艺符合其力学机理.     

预应力FRP加固RC梁端部界面应力有限元分析

已有的计算预应力碳纤维加固混凝土梁界面应力公式都是基于弹性理论得到的,忽略了端部的应力奇异现象.采用ANSYS软件,对预应力碳纤维加固混凝土梁进行有限元分析.利用升温法对碳纤维片材施加初始预应力,重点研究了端部粘结界面应力分布以及初始预应力对界面应力值的影响.研究结果表明,初始预应力对界面应力最大值有较大影响.     

离心式压缩机叶轮叶片应力有限元分析

离心式压缩机叶轮叶片是旋转式周期性结构,由于高速运转时叶轮叶片内有很大的应力产生,是造成破坏的主要原因.本文采用三角形平板单元和平面应力三角元对叶轮叶片进行有限元计算,并引入伪单元处理重复子结构,大大地减少了计算工作量.     

螺旋桨尾流-自由叶轮耦合作用的数值模拟

为了探讨螺旋桨尾流与自由叶轮的耦合作用,使用SST(剪应力输运)湍流模型对螺旋桨-自由叶轮流场进行数值模拟.使用切割体网格划分方式对流场域进行网格划分,使用滑移网格方法实现螺旋桨和自由叶轮的运动.分析了自由叶轮对螺旋桨尾涡的切割作用,对自由叶轮桨叶上受到的脉动压力和应力分布进行分析.数值模拟的结果表明:自由叶轮桨叶表面上的压力具有明显的周期性,这一周期性和螺旋桨推力脉动的周期性相一致;在近导边处,叶背上脉动压力的幅值大于叶面上,而在其他位置,叶面上的脉动压力幅值大于叶背上,叶背上的脉动压力的幅值由导边向随边减少;在不考虑重力的情况下,自由叶轮上的应力分布与自由叶轮表面压力分布一致,而在考虑重力的情况下,应力分布发生改变且应力值增大.     

离心压缩机叶轮叶片疲劳断裂故障的数值分析

采用有限元方法计算了离心压缩机叶轮叶片的前14阶模态和离心力作用下的静应力,并采用单向流固耦合方法计算了叶轮叶片在非定常气动力载荷下的等效交变应力．为了节省计算成本,离心叶轮采用满足循环对称条件的单扇区模型．计算结果表明：非定常气动力载荷的主频率落入叶轮叶片第6阶固有频率的共振区,导致在叶轮叶片的前缘附近区域形成局部共振,使该区域的等效应力最大;离心叶轮叶片在离心力和非定常气动力共同作用下形成的交变应力小于工作条件下的屈服应力,不会形成叶片的塑性破坏,但交变载荷的长期作用导致了叶片前缘区域的高周疲劳破坏．预测的叶片应力集中位置和实际断裂位置一致,表明了该方法在工程实践中的有效性．     

基于流固耦合的高温泵叶轮应力有限元分析

根据高温泵零件二维图,应用Pro/E软件对高温泵内叶轮结构模型及整机水体模型进行实体建模,采用CFX软件对高温泵内部流场进行数值模拟,分析了泵内部的压力随不同工况的变化情况,基于流固耦合利用Ansys软件对叶轮施加静力载荷,进行应力应变分析,揭示了整个叶轮的变形情况及应力分布.结果表明:首级结构的对称性使其变形较为均匀,应力应变分布较为规律;水泵叶片根部两侧存在明显的集中应力,并且应力逐渐向叶片外侧扩散,叶片外缘所受到的应力值很小,应力集中点为次级叶片与轮毂相交处靠近进口的位置;在不同工况下叶轮最大静应力随着高温泵轴功率的增大而降低,且线性关系较差.     

预应力混凝土构件的可靠度与张拉应力控制的一些思索

从理论和具体的数据对部分预应力混凝土构件的钢筋应力进行了分析,当构件上的预应力钢筋的张拉应力值不同时,将对构件中的预应力钢筋和非预应力钢筋的应力分配产生影响,进而探讨此类构件的可靠度,并对设计此类构件提出建议。     

混砂车搅拌叶轮流固耦合模态分析研究

为了研究流体作用力、离心力及重力等载荷对混砂车搅拌叶轮模态的影响,建立了混砂车搅拌系统的三维模型,分别对叶轮的静态模态和预应力模态进行了分析。结果表明:各载荷对混砂车叶轮模态固有频率影响不大,叶轮在两种工况下固有频率变化较小,最大变化率仅为0.61%;在流固耦合作用下叶轮振型的第2阶及第3阶振型最大值有所减小,其他各阶振型最大值无显著增大。     

预应力混凝土路面结构模型与数值分析(一)

采用三维等参数单元分析预应力混凝土路面应力,提出了更符合预应力混凝土路面工作状况的板底摩阻力的迭代处理模型,建立了纵向预应力等效模型和沿预应力筋线的摩阻力的计算模型,确定了预应力路面温度应力的处理方法,引入了具有较高精度的应力计算方法.通过考题验证,该分析方法和程序不论是荷载应力、位移的计算,还是温度应力的计算,都得出了令人满意的结果.     

浅谈预应力损失计算

预应力损失为预应力筋的特性,在实际工程中有重要的工程意义。如何计算并减小预应力筋的应力损失,是预应力钢筋混凝土桥梁设计中要解决的关键问题。本文综述了如何合理选定预应力筋的张拉控制应力,进行有效预应力计算,并提出了减小预应力损失的几点措施。     

后结合预应力组合梁桥的混凝土预应力实效测试与分析

为了研究后结合预应力法在组合结构连续梁桥中的应用效果,并与常规预应力组合梁的预应力实施情况进行比较,基于换算截面法分别推导了后结合和常规结合连续组合梁桥的中支点截面应力计算公式,结合国内首座大跨度后结合预应力组合连续梁桥开展实桥受力性能测试,测量负弯矩区中支点截面在各施工工况中的应力状态。测量结果表明：后结合预应力法不会在钢梁中产生压应力,有效提升了预应力在混凝土中的施加效率,后结合法产生在混凝土中的预压应力是常规预应力法的1.3倍。计算分析表明,采用后结合预应力法在跨径70 m以下连续组合梁中可以实现混凝土桥面板为全预应力状态,在跨径110 m以下连续组合梁中可以实现混凝土不开裂的A类预应力状态。     

基于挠度的体外与体内无粘结预应力筋应力增量

研究了体外预应力以及体内无粘结预应力梁力筋变形与跨中挠度的关系,提出了一种基于挠度的预应力筋应力增量计算的新方法.首先建立了体外预应力梁和体内无粘结预应力梁的变形相容方程,推导了用跨中挠度表达的力筋应力增量计算公式,提出了适用于体内外预应力筋应力增量的统一计算公式,能够计算正常使用和承载能力极限状态下预应力筋的应力.最后运用该公式计算了国内外大量试验梁(包括6根体外预应力梁和22根体内无粘结预应力梁),计算出应力增量与试验结果之比的均值在0.99～1.02之间,标准差为0.1左右.表明该式计算值与试验实测吻合良好,公式形式简单,能够反映结构的受力机理.     

超静定结构的综合内力预应力度设计法

提出超静定预应力结构的综合内力预应力度概念,即预应力筋的等效荷载产生的预压应力与外荷载产生的拉应力的比值.将预应力梁当作压弯构件,提出相应于该预应力度的截面设计方法,从而避开主、次内力的计算.     

预应力筋应力腐蚀后预应力混凝土梁受力性能研究

为研究预应力筋应力腐蚀对预应力混凝土梁承载力和耐久性的影响,设计制作了7根用人工坑蚀模拟预应力筋受应力腐蚀的预应力混凝土梁,进行静力受力性能试验。试验结果表明:预应力筋坑蚀后的预应力混凝土梁的开裂荷载、极限荷载低于普通预应力混凝土梁,并随坑蚀深度的增大而下降;增大预应力度可提高应力腐蚀预应力筋混凝土梁的开裂荷载;增大非预应力钢筋的配筋率可提高预应力混凝土梁的开裂荷载、极限荷载;随着坑蚀的增大,构件抗弯刚度迅速下降;提高预应力度可减缓构件抗弯刚度的下降,而增大非预应力钢筋的配筋率对抗弯刚度的影响则较小。根据该文预应力筋坑蚀后的预应力混凝土梁极限承载力计算公式得到的理论值与实测值相吻合,可供工程实践参考。     

预应力损失对T梁翼缘板开裂位置影响研究

针对预应力损失造成的T梁翼缘板开裂问题,以福建某T梁桥为依托工程,借鉴嵌入式预应力混凝土组合单元模型的概念建立Ansys实体模型,考虑预应力损失20%,分析预应力损失对翼缘板截面上各关键点处的应力状态的影响.研究表明,T梁翼缘板与腹板交接附近位置应力较大,且预应力损失后,T梁翼缘板与腹板交接处应力增加明显,因此桥梁运营过程中,在超载等不利因素作用下更容易造成该位置的混凝土主拉应力过大,引起开裂.     

离心式压缩机叶轮三向光弹应力分析

本文采用三向光弹性试验技术,对离心式压缩机铆接叶轮及焊接叶轮在离心力作用下进行了应力分析。并对试验结果进行讨论。     

无粘结部分预应力砼受弯构件的极限强度

通过12块单向板和11根简支梁的试验,分析了无粘结部分预应力砼受弯构件的预应力筋极限应力和极限抗弯强度.试验结果表明,当非预应力有粘结钢筋受拉区截面积的配筋率大于0.4％时,配筋指标和跨高比是影响预应力筋极限应力和极限抗弯强度的主要因素.提出了预应力筋极限应力经验公式,并对无粘结部分预应力砼受弯构件进行了全过程分析,理论分析结果和试验结果符合良好.