汽缸结构上下缸接触的有限元分析

本文关注汽轮机汽缸结构上下缸接触状态，采用有限元软件MSC．NASTRAN计算分析了它的温度场应力场和变形情况。由于汽缸内部充满高温高压蒸汽，必须分析汽缸在温度场作用下以及温度场同内压联合作用下的应力分布情况，重点分析上下半缸的螺栓连接面－中分面上的应力和变形情况。针对汽缸复杂的几何形状，建立了三维实体有限元分析模型。为了较真实模拟上下半缸连接面情况，对每只连接螺栓均建立了模拟模型。分析结果表明，同内压引起的应力相比，热应力是缸体中应力的主要成分。当内外壁温差达到100℃时，缸体中最大应力为1230MPa，出现在约束处应力集中部位，缸体绝大部分应力水平在100MPa，汽缸外壁温度为25℃时，缸体中最大应力为1080MPa，缸体绝大部分应力水产在600－700MPa，所以减小汽缸内外壁的温差能有效减小缸体中应力。变形分析表明，缸体轴向最大伸长量为2.5mm，横向最大变形为2.02mm。Z向最大位移为1.24mm。中分面有分离，但分离程度较小，分离值均在10^-3mm量级上。