基于ABAQUS的离心叶轮力学性能研究

介绍了离心叶轮疲劳破坏的原因,利用有限元方法,通过对离心叶轮模态与尾流激振响应分析,研究了离心叶轮是否发生轮盘叶片耦合振动及单只叶片振动,得到危险工况点,计算出离心力、稳态气流力及非稳态交变应力,运用Goodman的方法修正载荷谱,并计算出疲劳寿命。     

大型离心压缩机叶轮叶片疲劳可靠性分析

研究了国产某型号离心压缩机叶轮叶片的疲劳寿命可靠性设计,探讨了其疲劳破坏寿命的预报方法,发现决定叶片疲劳寿命的工作应力有两个:稳态应力水平和交变应力水平.任何一个应力水平过高,都会导致疲劳寿命降低;降低稳态应力水平可以通过结构优化设计来实现,降低交变应力水平主要靠运行管理来控制.     

多轴式离心压缩机损坏原因分析

本文针对多轴式离心压缩机因振动跳车,初次检查后设备二次启动发生叶轮叶片断裂事件。对压缩机进行解体,检查各级零部件的状态,通过对断口进行宏观和微观分析,找出根本原因是叶轮原材料中含有杂质金(Au)元素,同时压缩机运行过程中气流对叶片产生的机械疲劳共同作用,使得叶片发生断裂。在设备启动后,因叶片脱落导致转子平衡破坏,振动升高,造成叶轮与蜗壳摩擦后压缩机损坏。     

离心压缩机2级叶轮断裂失效分析

采用宏观、微观及SEM等分析方法,对离心压缩机2级叶轮断裂失效原因进行分析。结果表明,离心压缩机叶轮断裂原因是由于断裂源处表面脱碳,存在大量铁素体,使叶轮在该处硬度、强度及耐疲劳性能明显下降,难以承受压缩机工作状态对其产生的应力作用,形成疲劳方式开裂。     

非典型气动荷载下压缩机叶轮疲劳强度分析

针对气动激励下压缩机叶轮疲劳破坏问题,研究气动激振力的频域特性以及叶轮共振特性,提出相应的叶轮疲劳强度校核及失效分析方法。对某离心压缩机叶轮非定常气动荷载计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)计算结果进行傅里叶变换,获得其频率、幅值与相位特征,重点分析气动激振荷载在相邻叶片间的相位关系。对于在相邻叶片间相位差循环对称分布的典型荷载分量,通过干涉图确定叶轮的共振模态,对于相位差非循环对称分布的非典型荷载分量,通过激振频率下叶轮动应力在各节径的分布情况确定叶轮的共振模态。基于叶轮静应力和共振动应力计算结果进行疲劳分析。结果表明,计算预测的疲劳破坏位置与实际发生疲劳裂纹位置相吻合,相位差非循环对称分布的非典型气动荷载激起叶轮零节径的共振是引起叶轮疲劳失效的主要原因。     

离心鼓风机开式叶轮的强度分析与改造

采用有限元分析软件,对一开式离心鼓风机叶轮进行强度分析.通过计算结果分析与实际叶轮比较,发现叶片疲劳断裂主要是由于靠近轮毂处叶片较大转折所致.在此基础上,对叶片进行改造,通过计算分析以及实际运行验证,问题得到解决,效果良好.     

离心风机叶轮强度优化设计与寿命预测

为了研究某离心风机叶轮叶片断裂现象,基于Workbench运用子模型法对叶轮进行强度分析,根据分析结果对叶轮进行优化设计,最后运用nCode Designlife对改进后叶轮进行疲劳寿命预测。研究结果表明：原叶轮在离心力作用下的等效应力远超出材料许用应力,应力集中位置与实际破坏位置基本一致,因此,将子模型法用于叶轮强度分析是可行的,而且分析结果更为精确有效,分析效率显著提高。改进后叶轮的等效应力小于材料许用应力,其中最大应力仅为122.5MPa,有效保证叶轮运行可靠性,通过疲劳寿命预测证明该叶轮使用寿命可达35年。     

考虑气流激振效应的离心式压缩机叶轮强度分析＊

以往离心式压缩机的叶轮强度设计主要基于静力分析结果,忽略了非定常气动力引起的脉动应力。工程实际表明,许多叶轮的破坏并非静强度不足,而是材料的高周疲劳破坏。考虑离心式压缩机叶轮的非定常气流激振效应,给出了动应力计算和结果后处理过程中应注意的几个问题。气流激振下的动应力分析可以确定叶轮在气动荷载和机械荷载联合作用下的交变应力,为疲劳分析和可靠性设计打下基础。     

时序效应对离心压缩机叶片非定常气动负荷影响

针对国内某大型企业不同机组离心压缩机叶轮叶片进行非定常流动数值分析,通过求解三维瞬态N-S方程组,得到流场分布和叶片表面的静压载荷信息。利用数值实验方法获得离心压缩机不同时序位置叶轮叶片表面动载荷的变化,并通过傅里叶变换得到叶轮叶片表面动载荷的分布特性,进而分析不同时序位置叶轮叶片表面气动负荷的差异。数值计算表明,时序效应对离心压缩机流道内流动以及叶轮叶片的非定常气动负荷存在不可忽略的影响,且合适的时序位置具有改进压缩机级性能的潜能。动载荷是压缩机叶轮叶片结构发生疲劳破坏的诱因,且不同机组离心压缩机中的时序效应对气动载荷的影响具有一致性。     

汽轮机末级叶片断裂分析

采用扫描电镜观察、能谱分析、显微组织分析、硬度和拉伸试验等方法对断裂叶片进行了检验分析。结果表明:叶片断裂是因为叶片在热处理后力学性能没有达到标准技术要求;叶片工作时表面缺陷在交变应力作用下扩展,最终导致叶片的疲劳断裂。     

某型离心压缩机叶轮优化设计

针对某型离心压缩机实施改进结构和气动设计,并对其进行数值模拟。采用有限元方法对叶轮进行静力学计算和长寿命疲劳计算,计算出叶轮各部分的应变值和疲劳寿命,分析了叶轮可能出现的问题,并在此基础上对叶轮进行结构和气动优化设计。计算结果表明:改型离心叶轮达到了性能指标要求,可为类似的离心压缩机改型气动设计提供借鉴。     

叶片断裂破坏与气动非定常脉动的关联分析

在离心压气机实际的工况运行中,流量通常在一个区间内变化,如果流量超出稳定工作范围,在叶轮流道中可能会引起旋转失速甚至喘振等非稳定性流动现象,极易引发叶片的疲劳断裂[1].本文基于某型压气机在实际运行中发生叶片叶顶断裂事故,利用CFD软件NUMECA进行数值计算分析,主要从气动方面分析其在各个流量下的流动情况.从非定常流动特征方面深入分析其破坏机理.结果表明在一定的流量下,流场中的压力脉动非常强烈,极有可能引发叶片的疲劳破坏.本研究为压缩机叶片的疲劳破坏机理力学分析提供了可靠的理论依据和坚实的数据基础.     

汽轮机末级叶片断裂分析

采用扫描电镜观察、能谱分析、显微组织分析、硬度和拉伸试验等方法对断裂叶片进行了检验分析。结果表明：叶片断裂是因为叶片在热处理后力学性能没有达到标准技术要求；叶片工作时表面缺陷在交变应力作用下扩展，最终导致叶片的疲劳断裂。     

脉动索道迂回轮的疲劳分析

机械零件在交变载荷作用下,经过一段时间后在局部高应力区形成微裂纹,微裂纹逐渐扩展以至最后发生疲劳破坏。文中对断裂过的脉动索道迂回轮体进行疲劳分析,通过改变轮体的结构,达到提高疲劳寿命的目的。     

多工况下离心压缩机叶片承载的流固耦合效应分析

针对国内某大型离心压缩机叶轮叶片利用流固耦合技术,通过求解流体和固体的耦合方程,对冬季和设计工况下的叶轮叶片的应力应变分别进行了计算分析。理论分析表明,叶轮叶片的应力主要由离心力引起的拉应力和气动载荷引起的叶片弯应力构成。数值计算表明：对所研究的离心叶轮而言,离心力产生的拉应力是构成叶片应力的主要因素,而气动载荷引起的叶片应力相对较小;但单独进行力学分析其危险工作面的位置会发生变化,计算结果显示应力应变异常区域与实际叶片发生断裂的部位相一致。本文研究结果为实际运行发生事故的原因分析提供一定的依据。     

烟气轮机叶片断裂原因分析

采用化学成分分析、硬度测试、断口形貌观察以及金相检验对某炼油厂烟气轮机叶片断裂原因进行了分析。结果表明:叶片断裂性质为早期疲劳断裂,失效原因是锻造工艺不当;断裂起源于叶片排气边晶界处;叶片材料晶粒粗大并有大量的混晶存在以及沿晶界析出的链状连续碳化物,降低了叶片材料的强度和韧性,促进了裂纹萌生与扩展,导致叶片在交变应力的作用下疲劳断裂。     

汽轮机末级叶片断裂原因分析

对某汽轮机的叶片断口进行了描扫电镜形貌观察和元素能谱分析,结果表明该叶片是疲劳腐蚀失效。叶片是由于疲劳腐蚀产生微裂纹,在交变应力和氯离子作用下加速裂纹扩展,造成最终断裂,引起腐蚀的原因主要是蒸汽中存有氯、氧等介质。     

基于热力熵分析的风力机叶片疲劳早期损伤研究

风力机叶片受到交变载荷作用容易发生疲劳断裂,因此对叶片疲劳损伤的健康监测是十分必要的。故提出基于热力学熵对风力机叶片疲劳损伤研究方法,分析叶片累积熵产随疲劳循环周数变化规律,确定发生疲劳断裂的阈值点。结果发现,叶片的损伤能也是影响疲劳损伤的重要因素;叶片的累积熵产随疲劳循环周数有3个阶段变化,研究得到疲劳损伤阈值点为累积熵产变化曲线的第3阶段起始点,并且阈值点的累积熵产和疲劳断裂熵均为独立固定值,不受载荷、频率、应力比因素影响,经过计算阈值点的累积熵产与疲劳断裂熵比值为0.5。利用其他疲劳实验验证阈值点,结果证明阈值点的确定是准确的。     

离心式压缩机叶轮的板壳有限元分析

一、引言离心压缩机叶轮强度校核目前常用二次计算法和轴对称有限元法。这两种方法计算叶轮强度都较为有效,但共同的缺点是叶片应力无法求解或仅是近似解。除了轮盖进风口、轴盘的轮毂处之外,叶片进、出口处往往也是离心叶轮的高应力区,也能成为叶轮强度的薄弱区,成为叶轮破坏的发源地。为此需要建立一个较为精确的叶片应力     

离心压缩机辐射噪声的理论计算

给出了离心压缩机叶轮粘性尾迹速度亏缺值及尾迹宽度的计算方法。给出了离心压缩机气动参数和结构参数与声功率级之间的内在关系。提出了在叶轮粘性尾迹作用下，扩压器叶片上不稳定脉动力的计算式，运用调制理论，建立了离心叶轮与扩压器叶片相互作用而导致的声幅射方程。在此基础上，对某化肥厂ＤＨ６３型离心压缩机声功率进行了理论计算，并与实测值进行了比较，二者吻合较好。