涡轮盘-片结构的接触分析

建立某涡轮第五级盘-片的三维有限元模型,对紧急启动过程进行瞬态热弹塑性分析,计算中综合考虑了多种复杂载荷和接触非线性,获得紧急启动过程中轮盘及叶片危险部位的温度、应力时间历程,分析了温度场和应力场特点,提出了运行管理和改进设计的建议.结果可为涡轮结构疲劳寿命预测提供依据.     

燃气轮机涡轮盘结构应力有限元分析

在某燃气轮机透平一级涡轮盘三维模型的温度和应力场计算基础上,为降低涡轮盘应力,用有限元通用程序对其作局部细网格计算研究并探讨影响因素,给出了改进设计建议,为涡轮盘的结构设计及疲劳寿命管理提供依据。     

某型燃气轮机涡轮盘热态超速预应力试验研究

为提高某型燃气轮机涡轮盘使用寿命,采用弹塑性有限元仿真分析及通用斜率公式方法,预测了轮盘残余变形、应力与转速的关系以及预应力处理前后盘心位置低循环疲劳寿命。根据仿真结果确定超转转速后,通过设计的具有轴向补偿功能的预应力处理试验工装,对涡轮盘开展热态160%超速预应力处理试验研究。研究结果表明：采用的分析模型对涡轮盘残余变形预测精度高,轮缘及轮盘内孔残余变形计算结果与试验测量结果相比,误差分别为4.29%和2.50%,并且预应力处理能够显著提升盘心危险位置的低循环疲劳寿命。     

涡轮盘-片结构瞬态应力应变分析及寿命预测

根据某燃气轮机实际运行数据编制了疲劳载荷谱,利用ANSYS软件建立了涡轮盘一片结构接触热弹塑性分析有限元模型,分别计算了在紧急工况、典型工况、改进工况下结构的应力应变变化情况,采用Morrow弹性应力修正的Manson-Coffin方程计算了结构的疲劳寿命.综合考虑机动性和使用寿命的要求,制定了一个改进的启动-运行-停机程序.研究方法及结论对燃气、蒸汽及内燃动力装置的运行管理具有一定的参考价值.     

涡轮盘的三种低周循环疲劳寿命预测方法对比研究

为了确定涡轮盘的低周循环疲劳寿命,在前人研究的基础上对基于局部应力应变法的低周循环疲劳寿命计算程序的计算结果进行了验证,并将其应用于某涡轮盘的寿命评估中.分别对比分析了Morrow平均应力方程、修正的Morrow以及SWT参数模型三种方法下,输入名义主应力谱、名义等效应力谱与真实主应力应变谱的寿命计算结果.研究表明:3...     

涡轮盘断裂故障的应力分析

本文针对石化部一台燃气轮机涡轮盘发生盘缘断裂破坏事故,结合航空某发动机1级涡轮盘大量发生槽底裂纹的故障进行了分析。我们对这两个盘的盘体和榫槽槽底分别用限元法进行了温度场(包括瞬态温度场)与各种工况的应力场计算,从而对涡轮盘不同工作状态的应力分布及故障原因进行了分析。     

某燃气轮机高温涡轮盘的破裂转速数值预测方法研究与试验验证

为确定某燃气轮机涡轮盘的破裂转速,设计并开展了轮盘破裂转速试验,得到了其真实破裂转速,并与多种数值预测方法预测的轮盘破裂转速进行对比。结果表明：对于某型燃气轮机高温涡轮盘而言,最大应力法对破裂转速的预测精度最高,与试验转速相比,精度误差为0.9%,可以预测裂纹的起始开裂位置以及轮盘的破裂模式;极限应变法与残余变形法预测的破裂转速的精度相当,与试验转速相比,精度误差分别为4.8%和6.2%,由于有限元方法会同时计算应变和应力,因此建议优先选用应力准则预测;平均周向应力法计算相比较简便,计算时间短,但是精度较差,精度约为12.3%,可以用于粗略估计破裂转速。     

10MW氦气轮机涡轮轮盘强度的计算方法

以往对涡轮盘进行强度分析都是采用“等厚圆环法”理论进行计算,这样的简化由于没有考虑榫头和榫槽凸块的刚性对传力的影响,因此得到的盘缘部分的应力有时可能误差较大,对轮盘偏心孔和榫齿根部的应力集中都无法进行分析。现在可以通过Pro/E对涡轮盘这样复杂的结构进行实体建模,运用ANSYS进行有限元分析计算,就能获得较精确的应力分析结果。本文采用上述两种方法,针对某型机的某一级涡轮盘连同若干级叶片一起进行计算分析,验证了“等厚圆环法”理论可以从宏观上反映轮盘的受力状态,同时也证明了有限元法各项参数的选择是正确的,为同类型的其它结构进行强度分析提供了技术参考。     

涡轮盘外物损伤事故分析

本文对某型燃气轮机涡轮盘的损伤进行检查和鉴定,分析了损伤变形所给予材料的组织性能及残余应力的影响,根据使用情况提出了修复措施使损伤涡轮盘得以使用。     

燃气轮机涡轮盘三维裂纹扩展分析(第1部分)

通过某型燃气轮机涡轮盘静强度分析结果,并考虑结构的几何特征,确定该涡轮盘榫槽底部冷却通气孔处和轮缘圆弧过渡处为裂纹萌生的关键位置。对涡轮盘冷却气路进口位置构造初始裂纹开展相应的裂纹扩展数值分析工作,结果表明:无论预置周向裂纹还是径向裂纹,在裂纹扩展过程中,Ⅰ型应力强度因子远大于Ⅱ型、Ⅲ型应力强度因子,起主导作用。按损伤容限检查周期规定,当该处裂纹长度小于15.77mm时,轮盘在当前设定的理想工况下不发生断裂。     

国产30万千瓦汽轮机推力盘的强度和刚度分析

本文导出了汽轮机推力盘在集中力作用下的挠度和应力表达式,用它可迅速地界出推力盘中任一点的挠度和应力,或整个推力盘的挠度和应力分布。文中用集中载荷法对30万千瓦汽轮机推力盘进行了强度和刚度计算,并提出了改进推力盘强度和刚度计算方法的意见。     

某发电机前联轴器与轴连接结构的弹塑性应力分析

用弹塑性有限元程序计算某600MW发电机前联轴器与轴过盈联接结构体应力。探讨了面接触结构问题中影响弹塑性应力计算结果的接触刚度系数的选取,给出了接触刚度系数选取参考。计算并分析了典型载荷工况应力状况,将弹塑性与线弹性应力计算结果作了比较,表明弹塑性计算结果符合结构的实际应力状态。可供此类结构设计与机组运行参考。     

燃机涡轮盘三维瞬态温度及应力场计算分析

用通用有限元计算程序ANSYS对某燃气轮机启动过程中透平第一级涡轮盘的三维模型瞬态温度和应力场进行计算.计算中考虑了材料的非线性,惯性力和温度场边界条件.分析了温度和应力场特点,提出了改进设计的建议.计算结果可为涡轮盘疲劳寿命预测提供依据.图6参3     

燃气轮机涡轮盘温度及应力场计算分析

用通用有限元计算程序ANSYS对某燃气轮机透平第一级涡轮盘的轴对称原模型温度和应力场进行稳态计算。计算中考虑了材料的非线性,惯性力和温度边界条件。分析了温度和应力场,根据计算结果对结构进行了修改,对修改前后的数据作了对比,提出了改进设计建议。本计算结果为涡轮盘疲劳寿命预测提供了依据。     

某型涡轮增压器涡轮结构优化

作为涡轮增压器的核心零件,研究涡轮增压器涡轮的结构优化尤其重要。本文对某型涡轮增压器涡轮在高转速下出现轮毂处破损失效模式的结构形式进行结构优化。首先通过有限元计算结果分析,找到涡轮增压器涡轮应力集中位置,然后针对出现的大应力区进行几何优化,最后对比各优化方案,找出应力值最小并低于材料屈服强度值最优方案。本文的应力计算结果对于设计涡轮结构,提高涡轮结构强度,具有一定的参考价值。     

双层涡轮叶片应力计算与分析

为了对可倒车燃气轮机中双层涡轮叶片应力进行分析,以双层涡轮叶片为研究对象进行反转状态下叶片的换热分析,并基于ANSYS Workbench软件在正车额定工况及倒车额定工况下完成了双层涡轮叶片的应力计算。结果表明：叶片在反转状态下会不断与周围空气产生摩擦,使得叶片温度大幅升高,降低了叶片应力;对叶片采取冷却措施后,双层涡轮叶片的大应力位置主要位于过渡段,通过随形加强筋及空心倒车叶片的优化方案,可使得正车额定工况下的叶片强度储备系数由1.1增加至1.65,满足了叶片强度设计要求。     

汽轮机转子暂态温度场及弹塑性应力有限元分析

汽轮机转子暂态温度场及弹塑性直力场的研究是机组寿命管理的重要内容。转子应力计算中的弹性理论已不能适应这一课题的研究、计算。要真实地反映转子的应力应变水平及寿命消耗状况,则必须把问题视为弹塑性范畴来解决。本文利用伽略金方法建立求解热传导问题的基本方程式,并用有限元素法进行求解。在此基础上完成了可用于工程实际计算的FORTRAN程序。     

定向结晶涡轮叶片低循环寿命分析及结构优化

为保证涡轮叶片的安全性,需要对叶片进行强度分析及寿命预测。以某定向结晶涡轮冷却叶片为例,首先采用三维流热固耦合方法获得叶片温度场分布,然后基于Hill屈服准则,对叶片进行热弹塑性应力应变分析,最后采用带平均应力修正的Morrow公式得到叶片低循环疲劳寿命,并基于计算结果,对局部区域进行结构优化结果表明:叶身与平台转接圆角吸力面前段(区域1)和吸力面尾缘段(区域2)温度高且应力大,将其作为考核点,两处区域低循环寿命分别为15 669和2 349。根据工程设计经验,对区域2提出了两种优化方案,其中大圆角设计(R=10)使该点等效应力降低9.9%,低循环疲劳寿命增加157.5%。     

国产30万千瓦汽轮机推力盘的强度和刚度分析

本文从弹性力学基本理论出发,导出了汽轮机推力盘在集中力作用下的挠度和应力表达式,集中力可以作用在推力盘的任何地方。按集中力方法编制的计算程序,可以快速地算出推力盘中任一点的挠度和应力,或整个推力盘的挠度和应力分布。文中用导出的集中载荷法对30万千瓦汽轮机转子止推盘进行了强度和刚度计算,并对瓦块数、最大推力、盘厚度等主要参数进行了分析和比较,最后提出了一些改进推力盘强度和刚度计算方法的意见。     

燃气轮机涡轮后机匣温度场及应力分析

对某型燃气轮机涡轮后机匣加强筋发生断裂的事故进行了温度场和热应力的有限元分析计算,计算表明,涡轮后机匣表面突遇过冷而产生的巨大温度应力是造成加强筋断裂的根本原因。本文还对涡轮后机匣表面安装隔热附件后的情况进行了分析计算,计算表明,在遇到温度发生突变的不利情况下,隔热附件对涡轮后机匣能起到有效的保护作用。