某大型抽水蓄能电站水泵水轮机转轮强度及模态分析

抽水蓄能电站中由于机组工况转换频繁、正反转运行,因此对于水泵水轮机转轮结构强度及性能具有较常规机组更高的要求。本文以国内某大型抽水蓄能电站转轮为研究对象,建立了水轮机全流道三维模型,并基于ANSYS Workbench平台对不同工况下的水泵水轮机转轮进行了单向流固耦合计算,得到水轮机工况及水泵工况下转轮的静应力分布及分布情况,并展开两种运行工况下转轮的模态分析。计算结果表明：机组在相同水头的水轮机工况下运行时,随着导叶开度的增大,转轮的最大静应力及位移均呈现减小趋势;但水轮机工况与水泵工况下,叶片的最大静应力普遍发生于叶片外缘,可采取适当加厚、检查圆滑过渡等措施予以预防和避免应力集中。通过模态分析,发现转轮流固耦合第一阶振动固有频率与导叶出口的不均匀流脉动频率接近,需调整转轮固有频率以避免共振现象的发生。     

某汽车排气系统吊钩位置优化及强度分析

利用Hypermesh软件对某汽车排气系统模型进行了有限元建模,分析了排气系统的自由模态,得到了系统的固有频率,然后利用平均驱动自由度位移法(average driving degree of freedom displacement,ADDOFD)优化了吊钩位置,使其约束模态下固有频率成功避开了发动机怠速时和经济转速时的激励频率,表明吊钩位置优化合理,最后以通用汽车公司(General Motors,GM)28工况分析了吊钩位置优化后排气系统的强度,最大应力为254.05MPa,远小于材料的强度极限,结果表明此排气系统强度满足要求。     

大型风力机叶片模态测试与分析

利用建成的大型风力机叶片的振动特性分析装置,用测力法和不测力法对风力机叶片进行模态试验及分析,测试了风力机叶片的模态参数（固有频率、阻尼和振型）,得到了叶片的振动特性。采用共振法将偏心电机和变频器连成一体作为激励源测试了叶片的固有频率,实验验证了单叶片的危险运行频率。对大型风力机叶片模态试验及分析提供了可靠的实验装置和试验方法,对风力机叶片动力学特性分析提供有力工具。     

高原工况压气机叶轮振动失效特征分析

针对高原工况下离心压气机叶轮振动失效问题,以某增压发动机压气机叶轮为研究对象建立仿真模型,使用非定常计算流体动力学方法分析高原共振工况下叶轮受到的气流激励时域与频域特征,并基于单向流固耦合,使用瞬态动力学与谐响应方法研究气流激励作用下叶轮共振响应特征,得出高原工况叶轮振动失效原因。结果表明,高原工况叶轮在4阶气流激励作用下发生共振,激励主要来源于叶片与蜗舌间的动静干涉作用,叶顶间隙泄漏流增大了吸力面20%弦长位置的压力波动。气流激励下叶轮共振导致叶片前缘振动应力升高,振动应力幅值达101.5 MPa,与实际叶片振动失效情况一致。     

空调压缩机配管空间结构振动特性分析

为防止配管共振对空调系统结构造成破坏,针对某空调压缩机配管结构建立动力学分析模型,采用有限元方法对其进行模态分析,获取前14阶配管结构的固有频率以及振型,结果表明原始配管(管径为6 mm、壁厚为0. 8 mm)第4、5阶固有频率与压缩机激励频率最接近,极易发生共振。随着管径及壁厚的增加,配管的固有频率与压缩机激励频率的差值均呈现增大趋势,以此为依据确定出准确的配管模型。然后对配管模型进行流体动力学计算,提取流体对管道内壁面的压力,并将提取的压力加载到管道内壁面上进行流固耦合振动分析,确定结构真实振动响应以及应力分布,据此提出空调配管结构设计建议。     

复杂工况下大型风力机动响应计算方法研究

为了获得水平轴风力机在时变载荷作用下的动态响应,提出一种基于模态叠加法的复杂工况下风力机整机动态响应分析计算流程。在动响应计算中,采用叶素动量定理计算风力机叶片在各个运行工况下的时变载荷,并建立风力机整机结构有限元模型;以叶片动载荷为激励,运用模态叠加法对风力机的动态响应进行分析。搭建实验室规模的风力机动响应测试平台,通过测试结果与数值分析结果的对比分析,表明该文分析流程的正确性。以陆地2 MW大型风力机为研究对象,运用该文所提出的计算方法对风力机系统的动态响应进行分析,得到不同风况下轮毂的位移动响应时域历程,对激励中各频率成分对结构动响应的影响进行分析。结果表明,在湍流风的作用下风力机的横向位移会产生大幅波动;在强阵风作用下风力机轮毂振动加剧,振幅最大增加179.52%,在风力机结构设计时应给予一定重视。     

抽蓄机组斜支臂转子支架动态强度研究

开展抽蓄电站斜支臂转子支架在实际运行工况下动态特性的理论与实验研究。建立斜支臂转子支架有限元模型,对斜支臂转子支架结构发电与抽水过渡工况进行计算分析,得到抽水与发电工况下斜支臂转子支架结构的动态响应。基于无线应变电测法,对各过渡工况下转子支架斜筋易损部位进行应力测试。研究表明:发电与抽水工况斜支臂转子支架径向变形与等效应力随载荷的增大而不断增加,其中离心力载荷起主导作用;抽水工况下电磁扭矩可明显加剧径向变形,而在发电工况下其作用效果并不明显;斜支臂转子支架切向承载能力与斜筋倾斜方向有关,同斜筋倾斜方向的电磁扭矩将减小支架斜筋部位等效应力,反之则增大结构等效应力。     

6EX340EF柴油机试车台轴系扭转振动分析

基于集总参数方法搭建了自主开发的6EX340EF柴油机试车台轴系的扭转振动模型,并开展了自由振动计算,得到了试车台轴系的前三阶固有频率及振型;同时,分别采用连续升降转速以及稳态测量方法开展了试车台轴系的扭转自由振动测试。两者的比较分析验证了轴系模型的准确性,在此基础上对试车台轴系在不同载荷情况下的扭振应力进行了反推,评估了6EX340EF柴油机试车台轴系扭振的安全性。     

汽轮发电机组柔性转子的轴向振动

目前国内外有关柔性转子轴向振动机理研究的报道甚少,有的只是孤立地从轴向振动本身以及仅从测取轴向固有频率来研究转子的轴向振动和寻找振源,且在有的文献中所提出的轴向振动力学模型有明显的欠缺。 经过在国产30万千瓦汽轮发电机模拟转子试验台上深入研究后,本文认为:     

黄登水电站水轮机转轮上冠泵板对顶盖取水的影响

针对不同上冠斜置泵板结构方案影响黄登水电站机组顶盖取水的问题,基于计算流体动力学(CFD)和工程流体力学的基本理论,以商用CFD分析软件为平台,从顶盖取水口压力、上冠轴向水推力和泵板能耗的角度,分析了辐射径向布置泵板及泵板逆转轮旋转方向斜置30°、45°三种方案7种工况下的上冠流道内部流动特性。结果表明,斜置45°的泵板结构能获得最大的取水压力且产生的上冠轴向水推力最小,斜置30°的泵板结构能耗最低,在顶盖取水系统设计中应根据水轮机运行工况范围特点选择不同的泵板结构。     

基于灵敏度分析的内燃机曲轴扭振系统结构动力学修改

应用系统矩阵法利用系统矩阵法,分析了内燃机曲轴扭振系统无阻尼自由振动固有频率和振型对转动惯量及刚度的灵敏度。基于固有特性灵敏度分析,给出了扭振系统结构动力学修改的计算方法。以某内燃机曲轴扭振系统为例计算分析了固有频率和振型的灵敏度问题,在此基础上进行了动力学修改,提出了改进方案。     

水工表孔弧门振动仿真研究

我国低水头弧形闸门有多起由于振动而破坏，本文利用某工程一表孔弧门结构参数进行计算机仿真研究，分析结构的固有频率和在不同激振频率性质情况下的动力响应，提出设计中应注意问题。     

风力机旋转风轮振动模态分析

对水平轴风力机旋转风轮振动模态计算分析方法和影响固有频率计算结果的因素进行了研究。应用多体动力学的方法，探讨了旋转叶片动力刚化效应产生的原因；考察了叶片动力刚化效应以及玻璃钢／复合材料的各向异性性质对叶片振动模态的影响；通过自行开发的前处理软件建立叶片实体模型，运用ANSYS结构分析软件对所设计的600kW风力机旋转风轮的振动模态作了仿真分析，得到了风力机复合材料叶片动力刚化效应振动模态数值分析结果，并对结果进行了分析比较。     

考虑应力刚化影响的风力机叶片振动模态分析

利用ANSYS软件建立了500 W风力机叶片的有限元模型。基于振动分析的基本理论,分析了应力刚化对风力机叶片固有频率的影响,研究了旋转状态下叶片振型的变化规律。通过比较不同转速下的仿真结果发现,叶片旋转越快,应力刚化对固有频率的影响越大,特别是对低阶固有频率的影响最为明显,在叶片的动力学分析计算中应予以考虑。研究结果对风力机叶片的动力学设计及控制具有一定的参考价值。     

金属膜片联轴器接触面的动力学建模与振动特性分析

为探究金属膜片联轴器等多螺栓连接多层结合面的动力学等效建模方法,提出了两种基于虚拟材料层模拟螺栓连接的建模方法。通过赫兹接触理论和分形几何理论求得虚拟材料参数,探究膜片组的结构参数对膜片联轴器整机轴向振动传递特性的影响规律。同时,将金属膜片组件和联轴器整机作为实验对象,进行实验与仿真数据的对比研究。研究表明：金属膜片组件前5阶固有频率平均偏差在5%以内,联轴器整机阻抗曲线吻合较好,频段内的平均偏差在5%以内,曲线峰值对应的频率偏差在3%以内;虚拟材料法适用于多层螺栓连接结合面的等效建模,将每层结合面均等效为一层虚拟材料具有更高的计算精度;膜片数量主要影响第1阶固有频率,随着膜片数量增多隔振效果降低;膜片厚度会对多个固有频率位置产生影响,随着膜片厚度增大固有频率向高频移动,隔振效果逐渐降低。     

大跨度弧形闸门静动力学数值分析

针对大跨度弧形闸门结构受力复杂且易发生弯曲变形和振动问题,采用有限元软件ANSYS对弧形闸门进行分析计算,对闸门主要部件的应力状态及变形情况进行了校核,分析了闸门自振频率的影响因素,全面评估了闸门的安全性能。并以目前国内跨度最大的某弧形闸门为研究对象,对不同工况下闸门的刚度和强度进行了计算,考虑流体与闸门之间的流固耦合作用,利用附加水体法分析了水体对闸门自振频率的影响,同时还研究了不同开度闸门自振频率变化情况。结果表明,弧形闸门总体强度和刚度满足设计要求,主要部件存在局部应力集中;水体作用使闸门的自振频率有一定程度的减小;随开度的增加,闸门的振动频率有不同程度的增加。     

直列六缸柴油机的曲轴轴系扭振分析

基于excite designer,对某一直列六缸机曲轴轴系进行扭振计算和分析。基于时域和频域,进行扭转角位移分析,扭矩和剪应力分析。曲轴自由端的最大振幅0.5356deg,最大综合剪应力57.3MPa。轴系扭振情况较为严重,需要考虑改进减振措施。     

直列六缸柴油机的曲轴轴系扭振分析

基于excite designer,对某一直列六缸机曲轴轴系进行扭振计算和分析。基于时域和频域,进行扭转角位移分析,扭矩和剪应力分析。曲轴自由端的最大振幅0．5356deg,最大综合剪应力57．3MPa。轴系扭振情况较为严重,需要考虑改进减振措施。     

大型水轮发电机组上机架和顶盖振动特性计算分析

采用有限元法对某大型水轮发电机组的上机架和顶盖结构进行了振动特性分析，得到了结构的自振频率和相应的振型．结果表明：顶盖产生共振的可能性较大，应加以预防。     

配气机构激励力对柴油机振动特性影响研究

基于多体动力学和有限元方法,对柴油机运动件,包括曲柄连杆机构、配气机构以及齿轮传动系统进行了仿真分析,得到配气机构的凸轮轴承力、气门落座力和摇臂激励力等激励力。建立某柴油机结构有限元模型,研究了配气机构激励力对柴油机整机及主要部件振动特性的影响。结果表明:配气机构激励力对柴油机整机总频段振动有一定影响,其中对1 000 Hz以下频段影响较大,而1 000 Hz以上频段影响不大;对气门室罩、气缸盖和机体上侧振动影响比较大,对机体下侧和油底壳影响相对较小。