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.     

尾流激振情况下叶片振动应力预估方法

针对叶片强迫响应问题,提出采用谐响应分析方法,将计算得到的叶片S1流面压力场引入动力学分析中.由进口导叶尾迹速度亏损计算出激振因子,把S1流面压力场转化为谐响应分析中的载荷压力场,初步建立S1流面压力场与叶片动应力的数值关系,以及在进口导叶尾流激振情况下叶片振动应力的预估方法.利用模态叠加法,研究进口导流叶片尾流亏损产生的不均匀来流对第一级转子叶片振动的影响.     

某型火箭发动机涡轮转子流热固耦合强度及疲劳寿命分析

针对某国产型号液体火箭发动机涡轮泵在试车时转子叶片产生裂纹的问题，采用ANSYS流热固耦合方法，对叶片进行三维有限元仿真计算，提出了叶片顶部加围带的改型设计方案。对原始模型进行强度计算时考虑了启停工况各关键时间点的流动、传热、瞬态温度场、转速的影响，计算出叶片运行过程中的应力分布，确定产生裂纹的原因是启动过程中部分进气的气流冲击应力过高，且叶片型底前缘应力集中区域的高周疲劳安全系数过低。对改型设计方案进行仿真计算，结果表明：稳态综合加载时改型方案叶片最大等效应力比原模型下降了2 MPa,位置是叶片的型底背弧处；启动0.35 s时改进模型叶片最大等效应力下降2.73%,停机过程中最大等效应力降幅为0.53%;改型方案叶片高周疲劳安全系数均大于1.4的要求，叶片低周疲劳循环次数为22次，与原始模型相比降低了1次，仍满足要求。改型后发动机已安全飞行数次，证明改型方案符合设计要求。     

上硬下软地基应力分布特征及计算方法研究

在软弱下卧层的承载力验算和沉降计算中,附加应力的确定是个难点.常用的方法是用均质土中的应力解或应力角扩散法来得到上硬下软地基的应力场,方法简单但计算结果可能存在较大误差.针对此问题,本文利用非均质弹性体内竖向应力的理论解和弹性地基梁理论来分析上硬下软双层地基分界面的应力分布特性,并结合有限元数值分析结果,提出了应力扩散系数的实用计算方法.该方法可以考虑不同位置和土层模量对应力扩散的影响,且公式形式简单,便于使用.     

升阻互补型垂直轴风轮的结构动态分析

为了避免风力发电机系统的共振而导致的系统损坏和噪音污染,并提高风力发电机叶片的耐用性与经济性,借助有限元计算方法,通过系统动态特性分析,得到了升阻互补型垂直轴风轮的动态特性及叶片的受力特性.结果显示,横梁是叶片支撑上容易出现危险的区域,其结构强度和抗疲劳度要求较高.在更换6根横梁的材料和尺寸之后,增加了其最大许用应力值,提高了风力发电机的安全系数,避免了风轮叶片支撑在低速旋转时频率游走于风轮第1,2阶固有频率之间的问题.升力型叶片受到近似于正弦函数的交变荷载,叶片表面主要受到拉应力的作用并且容易产生疲劳破坏.叶片在铺层时,增加0°纤维层的厚度可以使叶片抵抗更大的拉应力.     

确定大型混流式水轮机转轮设计应力谱的新方法

本文给出了由水轮机的出力确定叶片应力的简便方法。根据现场采集的出力数据,经过统计分析,可获得叶片上任何一点的应力分布函数,这就是设计用的载荷谱,它是转轮疲劳强度计算的重要数据资料。     

涡轮增压器压气机导风轮叶片的强度和振动计算

本文按热力学和空气动力学导出了涡轮增压器压气机导风轮叶片的曲面方程。根据工程力学和振动理论用电子计算机对叶片的应力和振动作了计算。计算表明叶片有较高的强度裕度。本机业已经受较长期的运转考验,叶片并未发生问题,理论和实践都说明导风轮叶片尚有潜力可挖,可将叶片厚度减薄些,使流道更为畅通,这对扩大压气机的运行范围是大有益处的。 本文附有框图和电子计算机(DJS—6机)ALGOL算法语言程序。计算时间约需10分钟。     

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．     

基于偶应力的转子叶片理论分析及数值仿真

针对航空发动机的转子叶片的振动问题,在传统力学的基础上考虑了偶应力,利用8节点6自由度单元,编写单元刚度矩阵进行二次开发.计算结果说明考虑偶应力后并不改变转子叶片模型的变形,前三阶变形仍然是弯曲,扭转及复合变形;偶应力的作用对刚度具有软化作用,使模型前9阶频率变小.     

提高有限元应力计算精度的方法

本文所提出的方法可以明显地改善有限元方法中的求解“应力”的计算精度。过去使用平面三角形有限元方法位移结果可具有二阶精度,但“应力”只有一阶精度,现在若使用本文的方法,“应力”可以达到与“位移”同阶的精度。同时本文又针对不同介质的问题,提出了提高应力计算精度的方法。计算实例说明本法是正确的,有效的。     

转轮叶片裂纹分析，检测及处理

转轮是水轮机核心部件，转轮的叶片出现裂纹会严重威胁水电厂的安全运行。通过对水轮机转轮叶片进行有限元计算分析，得出应力过于集中通常是叶片裂纹产生的主要原因，此外，叶片也存在设计、制造、运行方面的问题，为此，介绍了水轮机转轮叶片裂纹无损检测的常用方法和一般工艺。     

航空发动机叶片残余应力监测及安全评定研究

针对航空发动机叶片的疲劳断裂问题,采用X射线衍射分析方法,对某型发动机压气机叶片进行了残余应力测试.分析了叶片表面不同部位残余应力随工作寿命和损伤情况的变化规律,探讨了将残余应力应用于叶片使用安全评定的可行性.结果表明,通过监测叶片表面残余应力,可以评估叶片的疲劳损伤状况,解决叶片的安全使用评定问题.     

变工况下贯流式水轮机叶片形变分析

针对贯流式水轮机在变工况下的叶片变形,基于RNGk-ε湍流模型和SIMPLEC算法,应用流场仿真软件CFX对贯流式水轮机三维全流场进行多工况定常数值计算,将计算结果通过ANSYS软件下的WORKBENCH结合流固耦合特性对叶片的静应力和形变总量进行分析.结果表明,在协联工况下,相同水头下的叶片应力和水轮机出力成正比,最大等效应力出现在叶片与轮毂相交处,最大形变量出现在叶片轮缘处;在非协联工况下叶片的形变量大于协联工况下的变形量,而且叶片上的应力分布也不均匀.     

全调节轴流泵叶片的受力特

对全调节轴流泵装置三维非定常湍流流场进行数值模拟,计算了不同运行工况下水流对叶片的作用力.在此基础上,采用有限元分析的方法对叶片在不同工况下的应力、应变分布情况进行计算,并对全调节叶片进行调节时所需克服的水力矩、离心力矩和摩擦力矩等阻力矩进行了分析计算.     

船体温度分布及温度应力计算

本文提出一种适于在船舶设计中使用的船体温度分布和温度应力的计算方法，本法采用变剖面薄壁梁船体模型，船体的温度分布根据热传导理论计算，船体的温度应力根据弹性理论处理平板温度应力问题的思想，并结合梁弈曲的有限元法计算。     

任意截面形状的转轮强度计算方法的研究

探讨了应用有限差分法求解转轮应力的计算方法。运用木方法对等厚度转轮和带叶片的压缩机转盘进行了计算，并分别与精确值和二次计算法计算结果进行了比较；其结果表明等厚度转轮应力分布的计算值与精确值完全吻合，对具有叶片的实际轮盘，从模型的建立和简化的方法来看，本方法的计算结果更接近于实际的应力分布。     

基于流固耦合的轴流泵叶片结构分析

为了准确分析YQH-100油气混输泵的叶片所受应力分布情况,运用Fluent软件与ANSYS软件协同仿真的方法对油气混输泵单级压缩级流道进行三维流动计算,将Fluent流场数据通过Workbench流固耦合技术传输给叶轮结构,再对叶轮叶片进行应力分析,通过数值分析确定叶片的应力及变形集中区域,得出叶片的应力及变形分布规律,并且可以看出运用流固耦合和不运用流固耦合时含气率对扬程和效率有较小的影响.     

混流式水轮机叶片出水边三角块尺寸对转轮应力影响研究

针对混流式水轮机转轮叶片出水边与上冠连接处应力过大、容易出现裂纹的问题,采用在该处添加补强三角块以改善该处的应力分布。本文主要研究了两个计算工况下,不同尺寸三角块对转轮应力的改善情况,同时分析了对转轮的变形、叶片压力分布、尾水管涡量、水轮机效率的影响。结果表明:在两个计算工况下,当三角块两个边长为转轮标称直径的5.7%时,水轮机其他水力性能基本不变,且转轮的最大应力值降低分别为26.9%和29.5%,且最大应力位置转移到了叶片出水边与三角块出水边相接的转角处,叶片出水边和上冠连接处的应力明显减小,这对于改善转轮叶片出水边与上冠连接处的应力、避免焊缝处裂纹的发生和水轮机的安全稳定运行均具有重要的意义。     

榫连接结构叶片盘振动特性研究及验证

针对航空发动机榫连接结构叶片盘振动特性分析时,采用一体化处理建模方法导致计算精度降低的问题,开展了榫连接结构叶片盘振动特性研究.提出了一种考虑榫连接刚度的叶片盘建模方法,以燃气涡轮叶片盘对象,采用上述方法完成了考虑榫连接刚度的燃气涡轮叶片盘建模,在此基础上进行了叶片盘振动分析并开展了动应力试验验证.结果表明:采用考虑榫连接刚度的叶片盘模型得到的叶片共振转速计算精度在6％以内,相比于榫连接结构一体化的叶片盘模型,得到的共振转速计算精度提高50％.研究工作可为航空发动机叶片盘振动设计提供指导.     

43″汽轮机叶片材料热变形行为及制坯工艺参数优化

针对制造高质量叶片锻件的材料热变形问题,采用热模拟试验及数据回归拟合的方法建立了某43"汽轮机叶片材料的高温流变应力方程.采用所建立的方程,使用软件DEFORM3D对叶片锻造过程进行了数值模拟和正交试验分析.应力方程计算结果表明,所用材料在高温压缩下的流变应力符合双曲正弦函数关系.试验分析结果表明,凸台直径对叶片锻造质量的影响最为显著,叶根过渡处圆角与摆料位置的影响其次,叶冠过渡处圆角的影响最小,据此对锻造工艺参数进行了优化.生产实践表明:采用优化后的参数可降低载荷,使尺寸公差保持在3mm之内,从而提高了产品质量,减小了材料成本,降低了锻造次数,提高了材料利用率和生产效率,这对叶片材料及模锻件的国产化具有重要意义.