核电站汽轮发电机弹簧隔振基础设计

以某1 000 MW核电站半速汽轮机发电机基础为例,通过有限元分析,得出“整体计算模型柱子的耦合效应以及弹簧水平刚度对于隔振基础的高阶振型频域分析影响可以忽略不计”的结论,验证了采用台板分离模型的可行性;利用单自由度系统振动方程验证了半速机组采用弹簧隔振系统的必要性;研究了杆系有限元模型刚性杆的刚度设置问题,提出了有限元模型值的重要参数取值建议;分析了弹簧阻尼器的水平阻尼比对汽轮发电机基础地震响应的影响曲线及弹簧阻尼器的竖向阻尼比对汽轮发电机基础振动响应的影响曲线,提出了阻尼器的最佳阻尼比。最后,引出并定性分析了弹簧隔振基础框架柱下筏板基础可采用独立基础的设计新概念。     

核电站半速汽轮机弹簧基础隔振效果评价方法的探讨

岭澳二期核电站的半速汽轮发电机(工作频率25Hz)采用了弹簧隔振基础,通常情况下,将弹簧基础简化为单自由度体系来计算的隔振效率,但用SAP2000有限元软件对岭澳弹簧基础隔振效率进行计算发现,有限元方法得到隔振效率与单自由度体系的结果差异较大,其原因在于单自由度体系计算方法无法考虑台板刚度对隔振效率的影响,因此采用单自由度体系的简化计算方法来计算汽机弹簧基础隔振效率是不合适的,对于汽轮机弹簧基础的评价方法建议如下:采用有限元的方法来计算各个弹簧支座处的传递系数,并采用SRSS组合方式来考虑多个扰力的影响,绘制机器工作频率一定范围内(如±25%)各个支座处传递系数-频率曲线,对弹簧基础隔振效率进行全面评价。     

某燃机用接触式气封设计

本文介绍一种燃机用接触式气封的设计方法。为了保证气封的密封性能,本文对接触式气封关键部件圆柱螺旋弹簧的刚度和静强度进行研究,并通过理论校核完成弹簧选型。采用理论计算、有限元计算和试验测量确定弹簧刚度、静强度在最小工作负荷和最大工作负荷均能满足密封预紧力要求,同时,有限元计算模型设置合理。     

电连接器用圆柱螺旋压缩弹簧刚度计算与强度校核

本文介绍了电连接器用压缩弹簧的刚度计算与强度校核，基于材料力学及有限元分析软件ANSYS Workbench,对圆柱螺旋压缩弹簧进行力学计算与分析，并和测试结果作对比。分析结果表明，两种方法具有很好的拟合性，说明采用有限元分析更具有快捷、预先优化设计的优点，并且所设计的圆柱螺旋压缩弹簧符合预期的各项要求。     

低位布置燃机基础考虑桩基动刚度影响分析

该文研究了某2×200 MW级燃机热电联产工程燃机基础的动力性能。本燃机基础为低位布置,底板与桩基连接。采用SAP2000软件建立燃机基础有限元模型,采用弹簧单元模拟桩基,考虑桩基动刚度。分别采用试验动刚度与GB 50040-96《动力机器基础设计规范》(以下简称《动规》)计算动刚度进行动力分析。对比两种方法,《动规》方法计算的桩基动刚度较试验更大,且振动线位移曲线右移、峰值右移,说明桩基动刚度对燃机基座动力性能有较大影响,桩基动刚度越大,振动曲线峰值在幅频曲线上出现在高频范围的概率越高。     

矢量磁位散度约束的罚函数方法中罚因子的数值特性

介绍了三维电磁场有限元数值计算中约束矢量磁位的罚函数方法，通过实例计算讨论了罚因子的取值对有限元刚度矩阵性态、矢量磁位散度的约束及场数值解精度的影响。     

基于有限元方法的高速铁路隧道综合接地系统电磁特性分析

传统用于接地分析的有限元方法中,常用到长方体单元(或四面体单元)剖分,在不规则边界处,多使用更小更密集的单元去逼近边界,这样会在边界处增加大量的单元,从而导致计算时间的增加。为了更好地将有限元方法引入到高速铁路隧道接地系统中,该文构造了适用于隧道结构的弧形六面体单元。基于坐标变换,推导了空间中弧形六面体单元的刚度矩阵。在弧形六面体单元与长方体单元结构相似的情况下,比较二者的刚度矩阵;通过建立隧道模型,比较该文方法与CDEGS的计算结果;在相同精度要求的情况下,比较该文方法与传统方法单元剖分的数量。3种对比方案均验证了所推导的弧形六面体模型的准确性和适用性。最后,根据文中所提的建模方法,计算得到高速铁路隧道模型内的电磁分布。研究结果可以为高速铁路隧道综合接地系统性能评估提供参考。     

基于PDT的断路器保持弹簧可靠性分析

采用ANSYS软件建立了断路器螺旋拉伸保持弹簧的有限元模型,求得了弹簧在位移冲击作用下的应力分布情况。讨论了基于ANSYS的MonteCarlo统计分析技术确定弹簧应力分布规律的基本原理和方法。研究了SW6—110IW型保持弹簧在位移冲击下的强度可靠性,得出了冲击位移与弹簧最大应力之间的关系。研究结果对断路器弹簧操动机构的优化设计有参考价值。     

输电线路铝合金抢修塔拉线参数

输电线路铝合金抢修塔是由预应力拉线和铝合金角材组成的临时性桅杆结构,其拉线的承受外荷载能力至关重要。为了研究拉线参数对抢修塔的结构强度、刚度、整体稳定性的影响,利用大型结构分析软件ANSYS建立了抢修塔非线性有限元模型,对不同的参数值和工况进行数值计算,指出风向角取值90°是结构的最不利工况;建议现场施工拉线初应力取值120～150 MPa,抢修塔现场施工拉线倾角取值45°。     

基于p-y曲线法的群桩基础受力分析

由于采用p-y曲线计算的桩头位移不是水平力和弯矩单独作用时产生位移的简单叠加,故首先利用有限差分法得到桩身各等分点处的地基反力系数,再通过传递矩阵法求得各桩头刚度系数,最后经过整体迭代循环计算,将p-y曲线应用于群桩基础受力分析。通过实例对比,本方法的计算结果与有限元分析结果吻合;该方法与m法对比分析结果表明,采用m法计算的桩位移和内力偏于不安全。     

一种半圆柱体8节点等参单元

用三维有限元理论，构造了一种半圆柱体８节点等参单元．建立了它的单元刚度矩阵．提出了相应的Ｇａｕｓｓ积分处理方法．该单元能满足有限元解答的收敛性条件．用这种单元和六面体８节点单元结合可以计算几何复杂边界结构的应力场．文中计算了一对接焊接头的理论应力集中系数．计算结果表明：该单元具有良好的精度．     

应用一维有限元法分析电机主轴的临界转速

针对电机主轴转子的结构,采用一维有限元的方法,考虑了轴分布质量的平动惯量、转动惯量、陀螺效应和剪切变形的影响,建立了参数化的一维电机主轴转子动力学有限元模型,该模型便于调整轴承刚度和转轴结构尺寸参数,避免了重复建模,有利于缩短转子系统的设计周期,优化产品结构;使用该模型计算和分析了轴承刚度和中间轴直径对电机主轴临界转速的影响,结果表明,陀螺效应对电机主轴第一阶和第二阶临界转速的影响非常小,当轴承刚度大于一定值时,临界转速的增加随刚度的增加呈线性趋势,临界转速对中间轴的直径非常敏感.     

油–纸绝缘结构非线性交直流复合电场计算的定点频域有限元法

针对换流变压器交直流混合电压中含有高次谐波的特点,提出油–纸绝缘结构非线性交直流复合电场计算的定点频域有限元法,给出了定电导率的取值方法。采用定点法使得每次迭代的非线性有限元刚度阵与解向量不相关,从而提高了频域有限元法的求解速度。为验证该算法的有效性,针对一换流变压器阀侧绕组的典型模型,将频域法的计算结果与时域法的结果进行了对比,分析了不同算法的特点。计算结果表明,将定点法用于非线性交直流复合电场问题时计算量小,能够用来分析实际换流变压器的非线性交直流复合电场问题以及其他非线性非正弦稳态电场问题。     

特高压直流换流阀减振控制技术及地震响应分析

在地震作用下,特高压直流换流阀可产生巨大的水平位移及竖向加速度,导致阀厅内耦联回路及阀塔自身的破坏。该文提出了通过将阀塔底部与地面拉结,并设置弹簧–阻尼器单元的方法对阀塔的地震响应进行控制。以?800kV特高压直流换流站的高端换流阀厅及换流阀塔为原型,建立了阀厅–阀塔理论分析模型及有限元模型进行时程分析,分析控制效果并提出了建议参数。结果表明:采用大水平投影长度、中等阻尼、大张力和小刚度的弹簧–阻尼器设计思路的位移控制方案可以有效地减小60%的阀塔的水平位移响应,绝缘子拉力峰值不超过静态时的1.8倍。对于高地震烈度区变电站,若阀塔离地面高度较大,建议采用此种措施进行位移控制。     

新型结构永磁偏置轴向磁轴承研究

研究了一种新型结构的永磁偏置轴向磁轴承,分析其结构和工作原理;利用等效磁路法推导出该型磁轴承的承载力、电流刚度以及位移刚度的数学表达式;给出了包括磁极面积、控制绕组及定转子结构等主要参数的设计和计算方法,利用有限元软件对设计结果进行了三维仿真分析,理论分析和仿真结果表明:该型磁轴承结构紧凑、控制方便,适用于高速低功耗的场合.     

三相五柱型非晶合金变压器振动噪声的计算分析

基于有限元分析软件针对一台非晶合金干式变压器建模,并进行模态分析、振动位移的谐响应计算,提出设计改进方案。最后,以有限元分析所得位移结果为载荷,在声学软件Virtual Lab中应用边界元法对变压器表面声压进行了计算分析。     

支承参数对转子临界转速的影响研究

以某转子为研究对象,基于有限元分析软件ANSYS建立该转子的临界转速,计算有限元模型。通过固定其他支承参数逐渐改变支承主刚度与主阻尼的方式,对该转子进行临界转速计算,获得采用不同支承参数的转子临界转速。分析了转子临界转速随支承主刚度与主阻尼的变化规律,结果表明:支承主刚度小于200 GN/m时,该转子的各阶临界转速随主刚度的变大而升高的趋势明显,支承主刚度大于200 GN/m时,继续增大主刚度对该转子临界转速的影响较小;支承主阻尼在一10~10 MN·s/m内取值,对转子临界转速无明显影响。分析结果可为该转子的设计提供参考。     

动磁式直线振荡电机性能模拟及实验

为了研究动磁式直线振荡电机的性能特性,采用Ansoft电磁场有限元二维瞬态场分析软件建立了动磁式直线振荡电机模型,得到了样机模型的电磁力系数和谐振工况时电流与位移的关系曲线.提出了动磁式直线振荡电机的电磁力系数和电机效率的测试方法,并对开发的样机进行了电磁力系数和在不同负载下的效率测试.电磁力系数的有限元模拟结果与测试结果相比,误差率在1.5％左右.电机样机测得的最高效率为85.9％,效率测试结果表明:当外部负载产生的等效刚度与电机自身的谐振弹簧刚度之和与电机运动的惯性力相匹配时,电机处于谐振状态,此时电机效率最高.     

三绕组电力变压器单相接地短路电流及绕组强度计算

本文针对三绕组电力变压器中压绕组单相接地短路问题,首先建立了三维有限元模型,利用场路耦合有限元方法对该模型进行三维瞬态分析;其次计算得到中压绕组单相接地时的短路电流、绕组漏磁场及电磁力分布情况;最后将计算得到的电磁力结果导入到结构场计算模型中,对变压器遭受该短路工况时线饼位移及应力变化进行瞬态动力学分析。计算结果表明,利用该方法对该工况下的电流电动力的计算较为合理且提高了计算精度,对分析变压器绕组短路强度有一定的参考价值。     

用刚体弹簧元研究拱坝的地震破损过程

在满足刚度、强度和荷载等效的基础上，本文采用三维刚体弹簧元模型模拟连续一非连续介质系统，通过拱坝在自重和水压荷载作用下的位移场和应力场的计算，并且与有限元方法计算的结果对比，表明该法在模拟连续介质方面的精度在工程上可以接受。随后应用这一模型分析某拱坝的地震破损过程，计算结果表明，地震加速度峰值对拱坝整体性受损存在一临界值，对于研究的某拱坝，在选定的几何参数和物理参数条件下，当地震加速度峰值小于0．4g时，坝体的整体性保持较好，地震引起的动力残余位移较小且呈线性变化；当地震加速度峰值大于0．5g时，由于强震的往复作用，横缝以及水平施工缝的开裂造成拱坝中上部产生分离的混凝土块体，拱坝整体性受损较重。因此，建议在坝体中上部配置钢筋抗震加固带以提高拱坝的抗震安全性能。