用聚缩阻抗矩阵综合法计算涡轮机叶片_组_振动特性

本文用有限元动态子结构的聚缩阻抗矩阵综合法分析了涡轮机单个叶片和围带、拉筋连接叶片组的自由振动问题,给出了具体计算步骤和计算实例。叶片离散采用八节点曲面超参数壳体单元,所得结果表明,对复杂结构的振动分析,聚缩阻抗矩阵综合法易行且精度较高。     

T形叶根短叶片的振动特性研究

本文通过B1.5-24/3汽轮机第一列叶片的断裂事故分析,讨论了T型叶根短叶片的振动特性,并用静态和动态叶片测频试验证明,叶根的动态松动是造成该列叶片事故的确切原因。最后用有限元分析程序计算该列叶片的自振频率,并应用边界单元模拟叶根的夹紧力,从而求得频率-夹紧力曲线,其结果和试验曲线非常一致。这使我们在叶片设计阶段有可能预先估算叶根松动对T形叶根短叶片振动特性的影响,使之在运行时能避开危险的共振区。     

成圈叶片结构振动特性的整体计算模型

用扭曲梁单元和空间梁单元分别模化长叶片的叶型和连接件，并采用坐标变换将单元的动能和弹性应变能表达式从局部坐标系转化到总体坐标系，建立了分析成圈长叶片结构振动特性的整体计算模型。考虑到叶片结构的周期对称性，在建立方程时将指定位移的自由度保留在局部坐标系上。借助商业软件TECPLOT作为后处理，使模态振型可以直观的表现出来。算例表明，该模型可以有效计算成圈长叶片结构的振动特性，很好地反映成圈叶片结构的节径振动和节圆振动，为成圈叶片的振动设计和振动测量提供指导。     

汽轮机叶片静,动频率及模态的数值计算研究

将汽轮机旋转叶片的振动问题视为物理线性、几何非线性的力学问题,所导出的动力学方程可直接计算叶片的静、动频率和相应模态,无须先得到动频系数。叶片用8节点超参数壳体单元离散,特征方程的求解用与sturm系列相结合的全高斯消元法,所编程序适用于微机运行。本文算法和程序用西安热工所的叶片动频系数的试验资料来考核,结果表明本法有很高的计算精度。     

1220mm全速湿冷末级长叶片强度振动分析

详细分析了上海电气1 220mm长叶片的强度、振动特性,以及叶片围带、拉筋等阻尼结构对振动频率的影响。分析表明,该叶片为2阶调频叶片,强度、振动特性良好;同时采用整圈计算、循环对称两种算法验证了结果的可靠性。叶片动频试验结果与理论计算相吻合,标志着该叶片的成功开发。     

超超临界1000MW汽轮机动叶片静频试验研究

汽轮机动叶片振动问题是叶片运行过程中的主要问题之一。为使机组安全运行,通常需要测定和调整叶片的静频。该丈针对1000MW超超临界汽轮机指定级叶片的静频试验内容与方法进行介绍,并对试验数据进行总结分析,给出了各级叶片静频数据及振型特性,并与理论计算值进行比对分析,为理论计算修正提供参考。     

核电汽轮机1710 mm末级长叶片整圈振动特性分析

分别用专用计算程序GRPBLD和大型有限元程序Abaqus对1710 mm低压末级动叶片的整圈振动特性进行了分析,两种计算方法均准确地预测了1710 mm叶片的"三重点"共振区域,保证了动频试验的圆满完成,证明通过其设计的1710 mm叶片是成功的,设计方法是有效的。     

核电汽轮机1710mm末级长叶片整圈振动特性分析

分别用专用计算程序GRPBLD和大型有限元程序Abaqus对1 710 mm低压末级动叶片的整圈振动特性进行了分析,两种计算方法均准确地预测了1 710 mm叶片的“三重点”共振区域,保证了动频试验的圆满完成,证明通过其设计的1 710 mm叶片是成功的,设计方法是有效的.     

有限元技术在空冷汽轮机长叶片设计中的应用

首先采用有限元技术对某空冷汽轮机低压末级长叶片的整圈振动特性进行计算,随后时由整圈自锁长叶片围带和凸台不同接触间隙造成整圈振动特性的变化进行了数值分析,最后对空冷低压长叶片各个部分的强度进行了分析.有限元计算结果与动频试验的结果偏差很小,强度计算结果也满足设计规范的要求.这些先进计算技术的应用,大大缩短了长叶片的研发周期,保证了空冷低压长叶片的安全运行.     

某三元流长叶片振动特性的计算与分析

运用有限元方法对三元流长叶片的振动特性进行了分析计算,特别对三元流长叶片的根部约束形式进行了深入探讨,并得出叶片振频和根部的约束形式之间的关系,为进一步分析三元流长叶片的断裂原因确定了依据。     

考虑风机输出功率变化时的风电场并网谐振分析

风机输出功率的间歇性与波动性使得风电场并网系统潮流不断变化,并网点(PCC)处消纳功率随之改变,从而影响PCC处负荷等效阻抗并造成复杂并网谐振现象。首先建立电感-电容-电感型(LCL)逆变器并网等效诺顿模型,分析风机输出功率变化时PCC处的负荷等效阻抗特性并利用CIGRE模型计算负荷谐波阻抗,基于已建模型,采用结合元件特征值敏感度的模态分析法分析风电场并网谐振现象,给出各节点谐振参与因子与元件特征值敏感度值等谐振信息。最后,利用PSCAD平台搭建实例仿真模型,在验证所提方法可行性的同时,深入研究了风机输出功率变化时的风电场并网谐振现象。     

格构式钢管混凝土风电塔架球板式节点协同工作性能研究

以锥台壁厚度n及塔柱填充混凝土强度2个参数为变量,对4个球板式节点模型进行静力试验,研究格构式钢管混凝土风电塔架球板式节点的工作性能及破坏模式,并在此基础上采用ABAQUS进行有限元模拟。试验结果表明:当锥台壁厚度n=8 mm时球板式节点在破坏时表现为压杆屈曲破坏模式,当锥台壁厚度n=6 mm时球板式节点在破坏时表现为焊缝撕裂破坏模式,节点锥台壁厚度的变化对于球板式节点破坏模式的产生与发展具有重要影响,且随着锥台壁厚度的增加,球板式节点的极限承载力也随之增大,但对于塔柱填充混凝土强度的变化,反映在节点试件极限承载力上并不敏感。结合ABAQUS模拟结果可知:在实际工程设计使用中,建议在灌注钢管混凝土塔架的塔柱时选取强度等级为C30的混凝土;节点极限承载力随节点锥台壁厚度n的增加呈明显的增大趋势,但当n>10 mm时,极限承载力增幅开始放缓,在保证腹杆和节点板均不发生屈曲破坏的前提下,建议在实际工程应用中取锥台壁厚度n≤10 mm能够取得效益最大化。     

碾压混凝土坝层（缝）面渗流及其对坝体应力的影响

从碾压泥凝土坝的渗透特性出发,采用裂隙流模型分析了碾压混凝土坝（缝）面渗流问题,进而提出碾压混凝土坝层（缝）面渗流对坝体应力影响的作用机理：渗流向层（缝）壁面施加垂直于壁面的法向渗透压力及平行于壁面的切向拖 Ye 力,并采用有限元数值方法具体分析了碾压混凝土坝工程实例层（ 缝）面渗流对坝体应力的定量影响。     

拱坝拱梁分载法与位移协调耦合法的应用

针对拱梁分载法无法较真实模拟地基的不足,提出了一种简单的拱梁分载法与有限元地基耦合分析法,并推导了拱梁单元节点位移和转角与坝基实体单元节点的协调关系,较好地解决了在建基面坝体和地基节点的自由度不协调问题。实例结果表明,建模简便灵活、方法正确有效。     

锅炉锅筒下降管三通的三维有限元自动剖分

本文以锅炉锅筒下降管等大型不等径三通的三维有限元网格剖分方案改进为例，阐述了有限元创办的一般方法，其中体现了目前流行的分块剖分、整体粘接、节点编号程序实现优化，以及关键区域局部加密的做法，并与有关文献的具体剖分方案作了比较。     

Evaluation of Approaches for Modeling Temperature Wave Propagation in District Heating Pipelines

The limitations of a pseudo-transient approach for modeling temperature wave propagation in district heating pipes were investigated by comparing numerical predictions with experimental data. The performance of two approaches, namely a pseudo-transient approach implemented in the finite element code ANSYS and a node method, was examined for a low turbulent Reynolds number regime and small velocity fluctuations. Both approaches are found to have limitations in predicting the temperature response time and predicting the peak values of the temperature wave, which is further hampered by the fact that the fluid is represented as an ideal fluid. The approaches failed to adequately predict the temperature wave propagation in the case of rapid inlet temperature changes. The overall conclusion from this case study was that in order to improve the prediction of the transient temperature, attention has to be given to the detailed modeling of the turbulent flow characteristics.     

基于改进弃单元法的渗流自由面计算

为了将计算渗流自由面的弃单元法应用于ANSYS软件中,对其进行了改进,即根据每次迭代计算结果,将节点全部位于自由面以上的单元均删掉,从而使得总体传导矩阵的阶数不断降低,计算效率得到提高。在计算复合单元等效渗透系数时,对复合单元进行二次细分,以减小单元尺寸对计算结果的影响。计算收敛后,对复合单元上的节点插值求出零压头点坐标,再对零压头点进行曲线拟合或曲面拟合即得自由面。基于该方法,利用ANSYS的APDL语言编制了渗流自由面分析程序,并进行了实例分析。结果表明,提出的改进方法结构简单、精度较高。     

具有温度场的冷却叶片振动特性计算方法研究

根据稳态热传导的相关理论,建立了透平冷却叶片温度场和热应力场的四面体三维有限元分析模型和方法,并在此基础上建立了透平冷却叶片振动特性三维有限元分析方法,开发了相关计算软件。对某航空发动机透平高压第1级冷却叶片在不同工作条件下的振动特性进行了计算分析,同时研究了热应力、温度场、转速等对叶片振动特性的影响,表明本文中所建立模型和方法是科学、合理和精确的,为开展透平冷却叶片的设计和振动安全性评价奠定了基础。     

Local least–squares element differential method for solving heat conduction problems in composite structures

Abstract

In this article, a completely new numerical method called the Local Least-Squares Element Differential Method (LSEDM), is proposed for solving general engineering problems governed by second order partial differential equations. The method is a type of strong-form finite element method. In this method, a set of differential formulations of the isoparametric elements with respect to global coordinates are employed to collocate the governing differential equations and Neumann boundary conditions of the considered problem to generate the system of equations for internal nodes and boundary nodes of the collocation element. For each outer boundary or element interface, one equation is generated using the Neumann boundary condition and thus a number of equations can be generated for each node associated with a number of element interfaces. The least-squares technique is used to cast these interface equations into one equation by optimizing the local physical variable at the least-squares formulation. Thus, the solution system has as many equations as the total number of nodes of the present heat conduction problem. The proposed LSEDM can ultimately guarantee the conservativeness of the heat flux across element surfaces and can effectively improve the solution stability of the element differential method in solving problems with hugely different material properties, which is a challenging issue in meshfree methods. Numerical examples on two- and three-dimensional heat conduction problems are given to demonstrate the stability and efficiency of the proposed method.     

REFINED HIGHER ORDER FINITE ELEMENT MODELS FOR THERMAL BUCKLING OF LAMINATED COMPOSITE AND SANDWICH PLATES

Two refined higher order theories, one that neglects and the other that takes into account the effect of transverse normal deformation, are used to develop two discrete finite element models for the thermal buckling analysis of composite laminates and sandwiches. The two models, one with nine degrees of freedom per node and the other with eleven degrees of freedom, are based on a nine-node Lagrangian isoparametric element. The geometric stiffness matrices are developed by taking into consideration the effects of the higher order terms on the initial in-plane and transverse shear stresses. The accuracy of the present formulations is first evaluated by analyzing sample problems for which analytical three-dimensional solutions exist in the literature. Numerical results are presented for the first time for sandwich plates, demonstrating the importance and accuracy of the higher order theory in comparison to first-order theory. Some new results are also given for sandwich plates with angle-ply composite face sheets, showing the effects of various boundary conditions and of variations in geometric and lamina tion parameters on critical temperature.