冷态滑参数启动方式下的汽轮机转子热应力分析

以当前广泛应用的汽轮机冷态滑参数启动过程为重点研究工况,建立汽轮机转子的全尺寸有限元分析模型．并采用加载等效质量块的方法对其进行简化;采用工程热力学及传热学知识对汽轮机转子边界蒸汽温度和各部位的对流放热系数进行计算．将其作为边界条件加载到汽轮机转子有限元模型上。通过有限元分析软件ANSYS对转子进行温度场的计算与分析,得到温度分布规律、温差最大时刻及出现的部位;采用热应力间接耦合分析法对转子的应力场进行计算分析,得到其应力分布变化情况、等效应力最大值及出现的时刻和部位。根据分析计算结果对汽轮机在使用时应注意的问题提出了合理化建议。     

基于子模型算法的某螺旋桨遥测盘局部强度计算与分析

针对传统有限元对大型旋转件进行数值模拟时网格数量多、计算精度低、应力集中难以表征等缺点,应用有限元子模型算法,对某旋转遥测盘的局部旋转强度进行了详细计算分析。在ANSYS软件中建立了基于循环对称的全局有限元模型,计算最大工作转速的应力分布情况,确定高应力区。根据全局模型结果建立高精度的子模型,进一步模拟子模型的应力分布情况,得到危险点应力,进行了强度校核,结果表明考核部位的局部强度满足设计要求。     

90°厚壁弯管的应力分析与试验研究

应用ANSYS软件对受内压作用下的大型厚壁弯管进行了应力计算和分析,从而得到该弯管模型的应力分布规律,并结合相应的试验数据进行对比分析,验证了有限元分析结果的可靠性。     

离心叶轮转子正反转特性参数研究

离心压缩机的性能往往由其转速决定,由于大型设备转子的转动惯量很大,在启动和停机过程中,转速的变化也会因机组的性能受到影响,并影响其扭矩和功率。为了建立大型转子停机过程扭矩变化规律,本文针对离心叶轮建立了考虑工质气动力矩、轴承摩擦力矩的转子转速变化模型。通过测试带出口气罐的离心风机系统气动参数变化,得到风机转子在不同初始转速下惰走曲线和带转子反转情况下转速变化规律。根据模型计算得到的转速数据与实验得到的转速数据比较吻合,可为抑制大型离心压缩机转子反转提供技术依据。     

燃料电池离心压缩机转子多目标结构优化设计

针对车用燃料电池离心压缩机转子振动、强度和轻量化的结构设计问题,实现了多目标带约束的燃料电池空压机转子结构优化设计方法。针对某燃料电池离心空压机转子,基于不平衡力的谐响应分析获得转子样本的结构性能目标参数,运用神经网络程序建立有限元分析近似模型,以转子结构在150%设计转速范围内最大等效应力和挠度为目标、转子质量为约束,运用多目标灰狼算法程序进行了转子结构设计的多目标全局寻优。结果表明：描述性能目标与设计变量关系的神经网络近似模型准确度较高,与有限元计算所得性能目标的最大误差均小于8%,优化计算找到了压缩机转子在质量约束下的最优构形参数;优化后转子在前两阶临界转速附近的最大等效应力和最大挠度显著降低,转子的最大等效应力下降46.3%,最大挠度下降7.35%。     

温度场作用涡轮增压器转子的应力变化规律分析

建立涡轮增压器转子的有限元模型,采用有限元软件ANSYS,通过热结构耦合分析,考虑稳态和瞬态温度场作用下,计算转子涡轮和压气机叶轮的应力云图,得到最大等效应力,分析不同转速条件下涡轮增压器转子的应力变化规律。结果表明:稳态温度场作用下,转子的温度分布呈现线性关系,与瞬态温度分布有一定差别。稳态与瞬态温度场作用下转子涡轮的最大等效应力随着转速的增加不断增大。不同的是,随着转速增加,稳态温度场条件下压气机叶轮的最大等效应力逐渐降低,而瞬态温度场作用时最大等效应力不断增大。     

高储能飞轮转子动态特性及应力分析

对多层复合材料飞轮进行动态特性及应力有限元分析,研究其固有频率、应力以及位移分布。结合复合材料飞轮转子的结构特点,建立基于各项异性对称结构理论的计算模型,得到飞轮转子在工作转速下应力和位移的解析公式。建立飞轮转子有限元分析模型,对飞轮转子轮缘任一点的径向、环向应力及动态特性进行较为全面的仿真分析。结果表明,应力结果的安全系数和动态分析的固有频率均满足设计要求。该分析结果可为飞轮的设计制造提供重要参考。     

汽轮机转子中心孔对转子温度和应力分布的影响

为使汽轮机转子在线热应力监测和寿命管理系统中的危险截面确定有准确的依据,对135MW汽轮机转子进行冷态启动条件下的热一应力耦合有限元计算。计算了存在中心孔和无中心孔两种转子模型,及在相同几何尺寸、相同边界条件和初始条件下的温度分布和应力分布。计算结果表明,两个转子模型的外表面应力差异不大,但中心部位的应力相差较大。     

复杂载荷作用下压气机叶片疲劳寿命数值分析

为提高叶片服役寿命,在计算叶片应力分布并预测其在复杂载荷作用下的疲劳寿命后,基于逆向工程建立了三种不同精度的叶片模型;考虑离心和气动载荷作用,求解压气机叶片复合载荷作用下的应力分布规律;通过叶片模拟件疲劳试验,确定TC4钛合金疲劳极限,拟合寿命模型参数;利用非线性连续损伤力学模型预测叶片在典型工况下的疲劳寿命。结果表明：不同模型的应力及寿命计算值存在一定差异,开展叶片数值分析时,需考虑计算模型还原叶片几何特征的精度对计算结果的影响。     

飞轮储能系统转子静力学分析

能源存储是高效利用能源的重要途径。飞轮储能系统由于具有环境友好、功率密度高、储能密度大等特点而广泛应用。利用ANSYS Workbench建立了飞轮转子的有限元计算模型,对不考虑永磁体作用于转子内壁和考虑永磁体作用于转子内壁两种情况下的飞轮转子进行静力学仿真分析,研究了飞轮转子径向位移、径向应力和环向应力的分布规律,对飞轮储能系统的设计与优化提供依据。     

门座式起重机整体结构强度有限元计算方法研究

以现役大型港口起重机械——MQ1633门座起重机为倒,采用软停MSC-PATRAN/NASTAN建立其整体结构有限元模型．在考虑腐蚀和理想化建模时结构影响的情况下,进行了两种工况下的应力计算,得到额定最大荷载作用下起重机处于最大变幅和最小变幅状态下的应力、应变分布规律。为该结构的有限元强度分析方法提供了参考。     

基于热力耦合模型的切削加工残余应力的模拟及试验研究

航空精密薄壁零件具有复杂的型腔结构,切削加工残余应力是薄壁零件精度稳定性的重要影响因素,因此必须对切削加工残余应力进行研究。根据热—弹塑性有限元理论,建立切削加工三维有限元模型,对航空铝合金材料Al2A12进行切削加工非线性弹塑性有限元模拟分析,对切削加工表面残余应力进行预测和计算。通过有限元分析,得到不同切削参数、刀具参数条件下的已加工表面残余应力的模拟结果,并对结果进行比较分析,得到各个因素对工件已加工表面残余应力的基本影响规律;进行不同加工工序条件下的切削加工残余应力的有限元模拟,在加工表面已有一次切削加工残余应力分布的情况下,进行二次切削加工有限元模拟,得到二次切削加工对工件已加工表面残余应力的影响规律;并且进行不同切削参数对残余应力影响的试验研究,验证有限元模型的正确性。     

考虑气动载荷的轴流通风机叶轮强度的有限元分析

利用Algor程序的有限元方法，对№4、№5两个模型轴流通风机的叶轮强度进行分析，对叶轮应力和应变分布进行了详细讨论。将有限元计算结果与常用的工程方法计算结果进行了比较，计算中不仅考虑了离心栽荷，而且还考虑了由三维流场计算所得的气动栽荷。计算结果表明：有限元计算所得最大应力比工程方法所得的要大，危险点在叶根前缘处。     

二氧化碳离心压缩机的振动分析与故障诊断

应用ANSYS软件建立某二氧化碳离心压缩机转子的三维有限元模型,计算出离心压缩机转子的前五阶固有频率.通过对仿真结果的模态分析,证明该离心压缩机的实际工作频率远离其自振频率,从而避免共振所导致的转子严重变形.排除共振故障可能之后,根据对该离心压缩机进行在线监测的数据的比较分析,并综合分析了测点的振动频谱和轴心轨迹特征,判断出该离心压缩机产生振动的主要故障类型为转子不平衡,为大型动力设备的故障诊断提供了新方法.     

基于子模型法的大型薄壁结构有限元分析

对于大型薄壁结构的有限元计算,一般采用壳单元。但是大量的实例和标准表明,对于结构交叉部位的应力计算精度较低。为对比计算结果,利用Solid186单元和Shell93单元分别建立旋风轴流器实体和壳有限元模型。由计算结果可知,实体和壳单元在喇叭筒体处的最大应力分别为52.3 MPa和47.3 MPa,其应力误差超过10%,而其他部位的应力误差都在5%以内。为提高计算精度,采用壳到实体子模型技术,与实体模型相比,子模型相应部位应力为53.8 MPa,其应力误差在3%以内。所以,对于分析大型薄壁结构,壳到实体子模型技术能够有效解壳单元计算的准确性,提高计算精度,并能节省计算资源和计算时间。     

大型离心压缩机转子系统不平衡响应分析

以某大型离心压缩机转子系统为研究对象,考虑膜片联轴器和5瓦可倾瓦轴承的影响,首先建立转子-轴承系统的有限元模型;然后按照相关标准进行不平衡响应计算,分析了各种轴承参数,如长径比、间隙比以及润滑油型号对轴颈振幅的影响;最后将所得到的结果与工厂试车数据进行了对比分析,研究结果可为压缩机转子系统轴承参数选择提供理论参考.     

轮轨接触应力数值计算方法

为了得到轮轨接触应力较精确的数值解,分别采用Hertz接触理论模型、传统有限元模型及改进有限元模型求解轮轨接触应力,并从计算精度和计算时间方面对3种模型进行了比较.结果表明,有限元模型较Hertz接触理论模型更能反映轮轨接触的实际情况,改进的有限元模型在允许的计算精度范围内可以大大提高计算效率;轮轨最大接触应力发生在轮轨表面以下约2.5 mm的位置,呈弧形分布,并随轴重的增加而增大,高应力区宽度增大,离初始接触位置一定距离处的钢轨表面出现高应力区.     

圆锥破碎机中圆柱滚子轴承的有限元分析

本文对圆锥破碎机进行受力分析,计算出圆柱滚子轴承的径向载荷。利用Solid Works软件建立的三维模型,再将模型导入到Workbench中进行有限元分析,得到圆柱滚子轴承的位移、等效应力的分布规律以及滚子应力集中的位置,为圆柱滚子轴承的结构优化和设计提供理论依据。     

真空炉炉门混合建模方法研究与检验

针对大型真空炉炉门组件建模困难,计算资源消耗大等问题,采用混合建模方法进行了有限元模型简化,基于多点约束(MPC)法建立真空炉炉门体-壳组合模型,并与全实体模型计算结果及实验测试值进行对比分析。结果表明,采用体-壳单元混合建模在真空炉炉门应力分布规律求解上与实体模型结果及实验测试值基本一致,有着较高的计算精度,可为大型复杂真空炉设备仿真分析等工程问题提供可行的参考方案。     

基于等厚涡轮盘结构的可靠性研究

利用有限元软件对转子进行可靠性分析时,转子的结构以及其他设计参数都是以确定量来进行分析的,不能实现所有参数的随机性分析.以弹性力学为基础,从转子的微元体出发,推导出同时考虑离心力和温度场对转子系统影响的等厚度轮盘任意一点的应力计算式和实际工程常用的变厚度轮盘任意一点的应力计算式.以传统的应力-强度干涉模型为基础,考虑转子随机结构尺寸、温度应力、转速和材料强度等参数的随机性,利用积分随机有限元方法对转子进行可靠性分析,该方法利用确定性有限元实现了随机分析,计算精度较高,实现了转子系统随机结构的可靠性分析.