转子热应力计算中的有限元方法

针对汽轮机转子热应力有限元分析方法 ,分析常用的位移有限元计算热应力时的精度问题 ,简述应力杂交元、杂交元等多变量杂交有限元的优缺点。分析表明杂交有限元的应力计算结果精度高 ,当杂交有限元应用于转子热应力的计算时 ,热应力与位移具有相同的计算精度 ,而且可以有效地消除位移有限元中温度场插值函数误差对应力场右端项的影响。     

转子热应力计算中的有限元方法

从转子热应力数值解研究的目前现状出发，分析了转子热应力精度的重要性以及其计算精度不高的原因，对于有元几种方法，探讨了它们的优缺点，并分析了有限元方法提高精度的种类，以此为基础，进一步探讨了不同方法应用在转子热应力的分析中，可能会出现的结果，以及不同方法的优缺点。     

50MW汽轮机转予的热应力分析

对某电厂50MW汽轮机转子裂纹车削前后不同运行条件下的温度场、热应力场和机械应力进行了有限元分析计算，计算分析结果表明裂纹位于转子最大应力发生处；裂纹部位的弹性槽车削后，转子最大应力有所降低；弹性槽尺寸的变化对应力集中系数有很大的影响。计算结果对转子裂纹车削加工方案以及安全性评定提供了技术数据。     

50 MW汽轮机转子的热应力分析

对某电厂50MW汽轮机转子裂纹车削前后不同运行条件下的温度场、热应力场和机械应力进行了有限元分析计算,计算分析结果表明裂纹位于转子最大应力发生处;裂纹部位的弹性槽车削后,转子最大应力有所降低;弹性槽尺寸的变化对应力集中系数有很大的影响。计算结果对转子裂纹车削加工方案以及安全性评定提供了技术数据。     

600MW汽轮机转子高精度热应力在线监测模型研制

转子热状态的监控必须实时计算转子体内温度和应力场。从二维轴对称体内导热微分方程出发，经过一些合理假设和简化后，用积分变换的方法推导得到转子内温差及热应力迭代计算公式，并通过实例与有限元计算结果作了对比。结果表明所得模型计算精度高、计算速度快，所得到的热应力计算公式不仅可用于汽轮机和燃气轮机转子热状态理论分析，还可用于在线监测和疲劳分析以及处理材料、边界条件的非线性因素。所采用的推导方法和得到的应力计算公式还可用于其它具有类似边界条件的轴对称体内热状态分析。     

汽轮发电机转子横截面应力及低周疲劳的计算分析

本文采用ANSYS5.3软件有限元分析方法计算空冷135MW汽轮发电机转子横截面应力,并应用经典计算方法验证ANSYS5.3软件有限元分析方法的准确性,分析减少转子齿根应力集中的有效方法。应用Neu-ber方法计算转子齿根及转子槽楔的低周疲劳寿命。采用ANSYS5.3计算汽轮发电机转子横截面应力,克服了经典计算方的局限性,考虑了转子在高速运行时大小齿分配不均对相互间的应力影响及位移变化产生的影响,是较理想的模拟转子实际运行工况的精确计算方法。     

监测汽轮机转子热应力的二维离散模型

提出一种计算大型汽轮机转子热应力的二维离散模型。首先利用ＧＡＬＥＲＫＩＮ有限元法计算高中压转子的瞬态温度场，再根据该温度场在线计算转子的效应力。这种二维离散模型也可以进一步被用来计算转子轴向热膨胀和监测机组胀差。该模型的热应力计算结果表明，机组冷、热态启动中，中压转子最危险部位在第一级叶轮根部，高压转子最危险部位在调节级叶轮根部，与有限元分析结果完全一致。可以相信，以二维离散模型为基础的汽轮机转子热应力及热膨胀在线监测系统将会投入使用。     

用权函数法计算转子热应力

提高汽轮机的启动和变工况速度，必须计算转子、汽缸和阀门等厚壁部件的热应力，为了进行安全监测。转子热应力的计算通常有高速度的一维方法和高精度的二维方法。现需找到一种同时满足速度和精度要求的计算方法，而仿直方法是一种解决工程实际问题的简化方法，故可采用仿真模型中的权函数来计算转子的热应力。采用权函数法计算转了热应力，既可保证计算精度接近二维算法，又可大大提高到计算速度。同时，该计算方法解决了不同时间段的运行过程对热应力峰值影响的叠加问题，并使得手动计算热应力时，可考虑温度波动对热应力的影响。但是，该计算方法不适用于变物性系统中，只能根据影响最大的主要参数进行计算，其他参数则不能考虑，这就限制了该计算方法的应用范围。     

水轮发电机转子磁极悬挂结构动应力研究

建立了可逆式水轮发电机转子悬挂结构温度场、应力场的计算模型,运用有限元软件进行了发电和抽水两种工况下的温度场模拟和动应力计算。在计算热应力、电磁拉力和离心力的基础上,考虑了机组振动对动应力的影响。温度分析结果与实测值相比可得,温度场模拟的最大误差为11.06%;应力分析结果显示,最大应力值出现在磁极极身T形槽的中间部位;动态应力计算结果表明,应力均值的范围为10～102MPa,热应力的影响约占90%以上,应力幅值的范围约在102Pa之内。动应力计算结果为水轮发电机转子磁极悬挂结构疲劳寿命分析奠定了基础。     

空冷180MW发电机转子护环部分的强度及低周疲劳分析

采用ANSYS软件有限元分析方法计算大型空冷180MW汽轮发电机转子护环的应力，在护环的有限元应力计算中，描述了转子齿的等效建模过程；描述了不均匀温度分布时，ANSYS有限元方法中的温度加载方法；提出了合理选择护环与转子间过盈量的有效方法。应用Neuber方法计算转子护环的低周疲劳寿命。本文所采用的ANSYS有限元方法，较理想的模拟转子实际运行工况，是计算汽轮发电机转子护环应力比较精确计算方法。     

燃气-蒸汽联合循环机组的汽轮机启动过程优化

为加快汽轮机的启动速率,缩短暖机时间,提高燃气-蒸汽联合循环机组调峰能力,建立了汽轮机转子二维轴对称模型,通过数值模拟找出启动过程中转子热应力的变化规律.在有限元计算的基础上,采用DCS组态的方法,实现机组的在线应力计算、监视,优化启动过程.优化后的快速启动过程与原温态启动相比,启动时间可缩短约40 min,每年可增加306万元的经济效益.     

高速永磁电机转子强度分析与护套设计

提出一种基于二维应力解析模型的高速永磁电机转子护套最小厚度设计方法。建立转子二维应力场计算的解析模型,能够考虑各向异性材料在预应力、离心力、热应力共同作用下的应力结果。由于无法实测高速转子内部的应力,通过有限元分析对应力解析模型进行验证。分析确定了采用3种常用护套材料转子的应力极限工况,提出适用于单极限工况和多极限工况转子护套最小厚度及其对应过盈量的计算方法,并指出所适用的护套类型。针对某些永磁体热态抗拉强度不足的情况,该文通过替换边界条件对永磁体应力进行约束,得到了安全的护套方案。该方法计算速度快、准确性高、灵活性强,可应用于高速永磁电机的多场综合设计。     

汽轮机转子应力集中的边界元分析

本文用现代计算技术边界元方法,对汽轮机转子上主要应力集中部位弹性槽的应力集中现象进行了计算分析,得到了新的计算数据并提出了临界长度的新概念。同时对半园弧槽底和三元弧槽底的应力水平进行了比较计算,为改进转子几何形状,降低热应力,延长机组可用寿命提供了理论依据。     

空冷180 MW汽轮发电机中转子风扇座的强度及低周疲劳分析

采用ANSYS软件有限元分析方法计算大型空冷180MW汽轮发电机转子风扇座的应力，并应用Neuber方法计算转子风扇座的低周疲劳寿命。采用ANSYS软件计算汽轮发电机转子风扇座的应力，克服了经典计算方法对复杂变化曲面应力计算的局限性，是较理想的模拟转子风扇座实际运行工况的精确计算方法。     

660MW超超临界汽轮机转子热应力的研究

以提高机组的安全、经济运行为目的,利用大型通用有限元软件ANSYS,依据某电厂660MW超超临界机组热态启动曲线,对汽轮机转子进行温度场、应力场的计算;同时根据解析递推算法计算汽轮机转子热应力,比较分析两种计算结果,并进一步对影响这些部位热应力的因素进行研究,结果表明,汽轮机转子的调节级叶轮根部、高中压缸之间轴肩与中压第一级叶轮根部存在较大的应力集中,转子体结构、蒸汽温升率、换热系数、运行参数对转子热应力影响较大。     

MATLAB在汽轮机转子热应力仿真中的应用

采用汽轮机转子热应力的有限元分析结果和简化的理论计算公式 ,建立汽轮机转子热应力的数学分析模型。应用MATLAB软件中SIMULINK软件包对汽轮机转子热应力进行实时仿真。得到了实时监控下汽轮机转子热应力对蒸汽温升率的仿真曲线     

轮毂式永磁同步电动机电磁转矩的数值计算与误差分析

基于有限元法 ,分别采用麦克斯韦应力法和虚位移法对电动车用轮毂式矩形波永磁同步电动机的电磁转矩进行了数值计算。结合实测数据的验证 ,分析了有限元剖分形式对数值计算精度的影响 ;阐述了两种算法在永磁电机电磁转矩计算中各自所具有的特点 ,分析和比较了直槽与斜槽式电机的静转矩特性 ;讨论了样机定位转矩与转子位移的关系     

1000MW汽轮机高压转子温度在线仿真计算方法的研究

对1 000MW超超临界汽轮机,利用有限元法验证了热应力监控中以高压内缸内壁温度代替转子外表面温度的正确性;采用惯性环节法、差分法、有限元法分别计算了冷态启动、温态启动、热态启动和极热态启动过程的高压转子的体积平均温度和转子中心温度,并进行了温差计算的精度分析,验证了惯性环节法的精度和适用性,并为惯性环节法在其他大型汽轮机转子热应力监控中的应用给出技术路线。     

汽轮机转子热应力的简易计算

文中详细分析了汽轮机转子热应力的简易计算方法,给出了能够实际用来编制计算机程序的数学模型和算式.通过对比计算,本文所提供的算法具有精度高、计算快,可以用于汽轮机转子应力和寿命监视装置.     

电动汽车牵引用水冷异步电机耦合场分析

基于Ansys多物理场仿真分析平台,对1台车用异步电机进行多物理场耦合分析。仿真电机连续运行在额定工况和峰值工况下的温升和热应力,对电机各部分温度场分布进行深入分析,预测电机峰值工况的最长允许时间。通过热-结构的有限元仿真分析电机内部结构的热应力分布,深入分析转子导条端部与端环焊接位置和机壳与铁心过盈配合面的热应力,校核转子导条端部是否存在开焊的风险,并通过热仿真和应力分析计算机壳与铁心在最高温升工况下不发生滑移或涨开的过盈配合量取值。