1200mm单只模型叶片强度分析_刘志林
单叶片强度分析及整圈叶片动频计算
ｌ ｏ ｓｄ ｒｎ ａｅ ｙ ｃ ｎ ｍｙ ａ ｄ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｙ ｃ ｎ ｉｅ ｇ ｓ ｆ ｔ ，ｅ ｏ ｏ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ，ｔｅ ｃ ｎ ｉｕ ａ ｉｎ ｏ ２ ０ ｉ ｈ ｏ ｆ ｒ ｔ ｆ１ ０ ｍｍ ｌｎ ｌｄ ｅ ｉ ｎ ｄ ｇ ｏ ｏ ｇ ｂ ａ ｅ ｉ ｄ ｓｇ ｅ ．Ｏ ｈ ａ ｉ ｏ ｉ ， ｓ ｎ ｔｅ ｂ ｓｓ ｆｔ ｓ ｈ
ｆｃ ｔ ｏ ｓ ａ ｄ ｃ ｌ ｕａｅ ｈ ｙ ａ ｃｆ ｑ ｅ ｃ ｆ ｈ ｉ ｌ ｌｄ ．Ｔ ｅ ｒ ｔｔ ｎ ｓ ｅ ｄ ｏ ｐ ｅｐ ｉ ｔ ｅ ｏ ａ ｃ ｉ ｒ ｔ ｎ ａ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ｎ ａｃ ｌｔｓｔ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ｒ ｕ ｎ ｙ ｏ ｅｃｒ ｅｂ ａ ｅ ｈ ｏａ ｉ ｐ ｅ ｆ ｒ ｌ ｏｎ ｓ ｎ ｎ ｅｖ ｂ ａｉ ｅ ｔ ｃ ｏ ｔ ｉ ｒ ｏ
Ａ ａｙｅ ｆｔｅＳｎ ｌ ｌｄ ｔ ｎ ｔ ｎ ａｃ ｌｔ ｎｏ ｎ ｌｓｓｏ ｉｇｅＢ ａ ｅＳｒ ｇｈａ ｄ Ｃ ｌｕａｉ ｆ ｈ ｅ ｏ ｔｅＣｒｌ ｌｄ ｎ ｍｉ Ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｈ ｉ ｅＢ ａ ｅＤｙ ａ ｃ ｒｑ ｅ ｃ ｃ
Ｆ ＮＱｎ．ｎ ． Ａ ｎ； Ａ ｉ １ Ｈ ＮＷａ．ｎ ｇｉ ｉ
（ １哈 尔滨汽轮机 厂 有 限责任公 司， 尔滨 １０４ ； 哈 ５０６ ２哈 尔滨工 业大 学 ， 尔滨 １００ ） 哈 ５０ １
摘要 ： 根据 国内外同行多年设计经验 ， 综合考虑 安全性 、 经济 性与工 艺性 ， 计 了１ ０ ｍｍ长叶片 的结构 。在 此基 设 ０ ２ 础上 ， 应用有限元方法 ， 立了单 叶片的有 限元模 型 ， ０ ｒｍ ｎ 建 在３３０／ ｉ超速运行条件下 ， 析了叶片的静应力 。计算结 分 果表明 ， 在超速情况下叶片强度是安全的 ； 应用有 限元商用软件 Ａ Ｓ Ｓ 采用接触边界法 ， 立了整 圈叶片模型 ， ＮＹ ， 建 计 算了整 圈叶片的动频率 ， 得到叶轮 的三 重点共振 转速
航空发动机压气机转子叶片强度计算及气流场模拟
航空发动机压气机转子叶片强度计算及气流场模拟摘要压气机是为航空发动机提供需要压缩空气的关键部分，由转子和静子等组成，其中转子叶片是完成该功能的核心零件，在能量转换方面起着至关重要的作用。
叶片工作的环境比较恶劣，除了承受高转速下的气动力、离心力和高振动负荷外，还要承受热应力，所以在叶片设计之中，首先遇到的问题是叶片结构的强度问题，转子叶片强度的高低直接影响发动机的运行可靠性，叶片强度不足，可能会直接导致叶片的疲劳寿命不足，因此在强度设计中必须尽量增大强度，以提高叶片疲劳寿命和可靠性。
由进气道、转子、静子等组成的离心式压气机内部流动通道是非常复杂的，由于压气机是发动机的主要增压设备，其工作的好坏对发动机的性能有很大的影响。
随着现在的计算机和数字计算方法的大力发展，三维计算流体模拟软件越来越多的被运用到旋转机械的内部流场进行数值分析。
本文利用三维流体模拟软件ANSYS系列软件对压气机内部的气体流动性能进行模拟，得到一些特征截面的压力和速度分布情况。
关键字：转子叶片；强度计算；Fluent；轴流式压气机AbstractThe compressor is to provide compressed air for the needs of key parts of aero engine, the rotor and the stator, etc., wherein the rotor blades are core components to complete the function, plays a crucial role in the transformation of energy. The blade working environment is relatively poor, in addition to withstand high speed aerodynamics, centrifugal force and vibration in high load, to withstand greater thermal stress, so in the blade design, the first problem is the strength of the blade structure, the rotor blade strength directly affect the reliability of the engine, blade lack of strength, may directly lead to the fatigue life of the blade is insufficient, so the strength design must try to increase the strength, to improve the blade fatigue life and reliability.The internal flow passage of centrifugal compressor inlet, rotor and stator which is very complex, is mainly due to the high pressure equipment of the engine, has great impact on the performance of the quality of its work on the engine. With the development of computer and digital calculation method, 3D computational fluid simulation software has been applied to numerical analysis of internal flow field of rotating machines. In this paper, the fluid flow characteristics in the compressor are simulated by using a series of ANSYS software, and the pressure and velocity distributions of some characteristic sections are obtained.Keywords: rotor blade; strength calculation; Fluent; axial flow compressor目录1 引言 (1)课题介绍 (1)研究方法 (1)直接计算法 (1)有限元分析法 (2)2 转子叶片 (2)叶身结构 (3)榫头结构 (5)叶片截面的几何特征 (7)3 叶片强度计算 (10)叶片受力分析 (10)离心拉应力计算 (10)离心弯应力计算 (12)气流弯应力计算 (15)叶片热载荷 (18)榫头强度计算 (19)4 压气机内气流场的模拟 (21)Fluent软件介绍 (21)双向流固耦合 (22)模型建立 (23)实体模型的建立 (23)ICEM CFD网格划分 (27)相关条件的设置 (28)运行结果和分析 (29)速度计算和分析 (29)压力场计算和分析 (31)5 结束语 (33)【参考文献】 (34)致谢 (35)附录1 相关英文文献: (36)附录2 英文文献中文译文: (50)1 引言1.1课题介绍压气机是用来提高进入发动机内的空气压力，提供发动机工作时所需要的压缩空气，也可以为座舱增压、涡轮散热和其他发动机的启动提供压缩空气[1]。
基于ANSYS的叶片模态分析与创新设计
基于ANSYS的叶片模态分析与创新设计ANSYS是流体、结构、电磁等多物理场仿真分析的领导者，叶片模态分析是ANSYS在燃气轮机和风力发电领域的热点应用之一。
本文将从ANSYS叶片模态分析的基本流程，分析结果的意义以及基于模态分析的叶片创新设计加以介绍。
ANSYS叶片模态分析的基本流程主要包括建模、网格划分、边界条件定义、材料参数设定、求解器选择和结果分析。
在建模时，可以选择不同的叶片结构，如单普通叶片、单普通叶片带平台、双蒸汽冷却叶片等。
在网格划分时，要考虑叶片的形状、大小、复杂程度等因素，以保证计算效率和结果精度。
边界条件包括入口流量、出口压力等，根据不同的模拟场景选取。
在确定材料参数时，需要考虑材料弹性模量、材料密度、材料损伤参数等因素。
求解器选择应根据具体情况选取，如静态应力求解器、压缩流求解器等。
结果分析主要是对计算结果进行后处理，查看叶片的振动频率、振型、动态应力等信息，以确定叶片的任意振型和自由振动频率等数据。
叶片模态分析的结果对叶片的设计、优化和制造具有重要意义。
其中，叶片振动频率和振型是判定叶片的动态性能和稳定性的关键指标，可以直接影响叶片的寿命和可靠性。
动态应力分析可以判断叶片在工作过程中的应力强度和疲劳寿命等参数。
基于叶片模态分析进行的叶片创新设计，主要包括改变叶片几何形状、采用新型材料、改变叶片结构等方面。
比如，可以采用钛合金、高温合金等材料来提高叶片的抗热性能；可以在叶片上加装定位孔来提高抗振性能；可以增加叶片弯曲度、消声器等措施来改善叶片气动损失和减小噪音等。
总之，基于ANSYS的叶片模态分析是在叶片设计、制造和优化过程中不可或缺的工具，它可以帮助工程师查明叶片的动态性能和稳定性，辅助进行叶片的推进优化和改进。
未来，在燃气轮机和风力发电领域的应用前景广阔。
为了阐述相关数据的分析，本文以2021年中国6月份统计局公布的国民经济运行数据为例进行分析。
涉及到GDP、CPI、PPI、PMI、利率等数据。
MS004多功能复合材料及结构负责人吴林志马力-中国力学学会
秦 庆华 陈 立明
墙 交
报 流
24
MS004-0414-P MS004-0682-P MS004-0798-P MS004-0902-P MS004-0980-P 15:30 16:30 MS004-1294-P MS004-1295-P MS004-2004-P MS004-2145-P MS004-2297-P MS004-3402-P
于学会 于国财 杜 冰
16:30 16:45 17:00 17:15 1S004-3315-O MS004-1827-O MS004-0503-O MS004-0420-O MS109-1759-O
张永存 胡海涛 曾 鑫
大连理工大学 大连理工大学
MS004 多功能复合材料及结构（负责人：吴林志、马力）
8 月 16 日下午 地点：国家会议中心二层 213A 时间 13:30 13:45 14:00 14:15 14:30 14:45 15:00 15:15 15:30 编号 MS004-2999-O MS004-2204-O MS004-1265-O MS004-3152-O MS109-3261-O MS004-3347-O MS004-0744-O MS004-2274-O 报告人 柳占立 郑彬彬 王东炜 李 刘 响 禹 报告题目 Numerical Study of Stress Wave Attenuation in Polymer Matrix Composites 一种具有负膨胀效应的内凹蜂窝结构 金字塔点阵夹芯结构声学特性研究 方形蜂窝面内屈服强度的各向异性问题 适用于大变形、复杂曲面的器件数控 3D 打 印: 设计分析与工艺开发 泡沫填充金属薄壁方管的轴向压溃行为研究 多级复合材料蜂窝结构的力学行为研究 纤维增强热塑性复合材料波纹夹芯曲板的 制备与三点弯曲性能研究 面向相变温控的梯度金属多孔材料导热增 强设计 海洋脐带缆弯曲非线性滞回效应研究 单位 清华大学 中山大学 哈尔滨工业大学 北京航空航天大学 江南大学 西安交通大学 哈尔滨工程大学 重庆大学 马 阎 力 军 主持人
风力机叶片的有限元分析
风力机叶片的有限元分析学生姓名：卢取专业班级：机械设计制造及其自动化2008级10班指导教师：朱仁胜指导单位：机械与汽车工程学院摘要：通过Solidworks软件对3MW风力机叶片进行建模，然后基于ANSYS 和Workbench分别对其进行模态分析和流固耦合分析，其中流固耦合分析中的结构静力分析部分也使用到了ANSYS Mechanical APDL。
其中模态分析结果表示：叶片的振型以摆振和弯曲为主，其一阶模态频率分别为 0.34Hz，能顺利的避开外在激励频率，避免了共振现象的发生。
流固耦合分析对额定风载进行了数值模拟仿真，通过结构静力分析，对叶片的受力，变形情况有了一个基本的了解，其中叶片在额定风载情况下的最大应力为56MPa，远远低于其实测拉伸强度的720MPa。
在11级风载下的应力云图显示其所受的最大应力为83.8MPa，满足其材料的强度要求。
该分析对进一步的疲劳分析和优化设计等提供了参考和依据。
关键词：叶片建模；模态分析；流固耦合分析；结构静力分析Abstract:Through the Solidworks software build the blade model which power is 3 MW. Then based on the ANSYS and Workbench software,the analysis of modal and fluid-structure interaction.Andthe Static structural analysis is used the ANSYS Mechanical APDL too.The modal analysisresults show that the vibration modes of this blade are presented as Shimmy and bending,Thefirst modes frequency is 0.34Hz.And it can avoid the external excitation frequencywell,Avoid the resonance phenomenon occurs.The analysis of fluid-structure interaction havedo a numerical simulation about Rated wind load,through the Static structural analysis wehave a basic understanding of the stress and deformation about the blade. And the maximumstress of the blade is 56MPa under the rated wind load.Far lower than the Measured tensilestrength of 720MPa.And under the 11 rating wind load.The stress cloud show that maximumstress is 83.8MPa,Meet the strength of the material requirements.This analysis providesa reference and basis for further fatigue analysis and optimization design.Keywords:Blade modeling；Modal analysis；Fluid-structure interaction analysis；Static structural analysis1 概述风能是地球表面大量空气流动所产生的动能，风能量具有取之不尽、用之不竭、就地可取、不需运输、广泛分布、不污染环境、不破坏生态、周而复始、可以再生等诸多优点。
基于ANSYS的叶片模态分析与创新设计
2 1传统叶片结构 如图 3所示, 传统叶片
结构简单, 制造加工方便, 此 外与叶片装配的定子结构也 简单, 装配简便, 应用中装配 图效果如图 1所示。但缺点 是叶片顶部与定子为滑动磨 擦, 接触面的受力性能较差,
基金项目: 浙江工商职业技术学院科研项目基金资助 (KYB0812)。 作者简介: 黄仕彪 (1979- ), 男, 福建龙岩人, 浙江工商职业技术学院工学院讲师, 硕士, 研究方向: 机电液技术、CAE, 发表论文 4篇。 收稿日期: 2010- 10- 13
K ey words: vane; ANSY S; moda l ana lysis; noise reduction
0 前言
在液压传动技术领域, 叶片泵是目前工业使用较多的液 压泵, 衡量叶片泵性能的重要指标主要是泵的振动和噪声高 低问题。近年来, 国内外的高校、科研院所在叶片泵降噪方面 的进行了大量的研究, 取得了一定的成果。随着叶片泵向高 压、高转速方向发展, 国产的叶片泵运转长时间运行后的噪声 和振动问题依然突出, 一直没有很好地解决, 振动和噪声导致 大量的能量损耗, 降低了液压系统效率。
50
现代机械 2010年第 6期
基于 ANSYS的叶片模态分与创新设计*
黄仕彪
(浙江工商职业技术学院 工学院, 浙江 宁波 315012)
摘要: 本文提出新型叶片结构, 使叶片与定子由传统的滑动磨擦改变为滚动磨擦, 有效减小叶片磨损。利用有限元软件 AN SYS 的模态分析技术, 通过对叶片结构进行优化设计可以得到合理结构的新型叶片, 达到节能降噪的目的。 关键词: 叶片 ANSY S 模态分析 降噪 中图分类号: TB123 文献标识码: A 文章编号: 1002- 6886( 2010) 06- 0050- 03
叶片的强度与振动
l
(d)
将上两式相减得
2 i
2 j
AYY dx
l 0 i j
d d 2Yi Y j EJ 2 dx dx
d 2Y j dY j d 2Y j d 2Yi dYi d EJ 2 EJ 2 EJ 2 Yi dx dx dx dx dx dx 0 0
图3-24
Tmax U max
(a)
计算最大势能和最大动能必须要知道系统的振型曲线Y(x)，但对多自由度系统智能 给出近似的振型曲线。雷利提出可用系统的静挠度曲线来近似系统一阶主振型。 工程实践证明，这是一个很好的近似。用能量法求多自由度系统固有频率的方法 也称之为雷利法(Rayleigh’s method)。对于2阶以上的振型，我们很难给出与之相 近的曲线。所以雷利法一般只用于计算系统的基频。用该法仅计算一次便可得到 工程上满意的结果，故无需多次迭代。
(c) (d)
其最大速度为
y1 Yik t max
Ti max U i max 1 miYi 2k2 2 1 mi gYi 2
各质量的最大动能及最大势能为 (e)
i 1, 2,
(f)
据能量守恒有
1 2 1 k miYi 2 g miYi 2 2
M k
2
AY x
n n
k
(3-37)
式中k为计算截面，于是有
式中 W
J min h
Mk W
为叶片截面抗弯模量。如前所述，叶片截面的危险点在后缘点，
由此得变截面叶片的固有频率
k2
g miYi
基于ABAQUS的轴流风机叶片强度与模态分析
风 机被 广 泛 应用 于 能 源 、 冶金 、 化 、 通 石 交 等领 域 。大 型轴流风 机技 术含 量高 ， 开发 、 制造
榫 槽 接触 面 上 的整 体接 触 应力 不 是很 大 ， 是 但
采 用 弯扭 叶片后 ， 局 部尤 其 是榫 头 的 转 弯接 在
难 度 大 ， 衡 量 一个 国家 重大 装备 制 造 业发 展 是 水 平 的标 志性 设备之 一 。叶轮 是轴 流风机 的核
４９ ５ ９ ．２ ６３ ８ ７ ．１
图 ２ 边 界 条 件
８
９ １ Ｏ
４ 有 限 元 模 型 的 强 度 分 析
该 轴 流 风 机 转 速 为 ５２ ０ｒ ｍｉ ５ ４ ３ ０ ／ ｎ（ ４ ． ｒｄ ｓ ， 转 动 过 程 中各 级 叶 片 承 受 转 动 所 产 ａ／）在
荷 的预应 力 。为 了精确 得 到离 心 载荷 下 模 态 ， 这 里 采用 考 虑 大变 形 的非 线 性计 算 ， 即考 虑变
形 后 的受 力 状 况 。
首级 叶 片 转 速 为 ２ ， Ｏ ， ０ ， ０ ， ０ ４ ６ ８ １０ ，２ 时 的动频 如表 ２所示 。 ０ １０
０３ ．
密度
￣ ｃ
用有 限元法 对 三维结构 空 间离散 进行强 度振 动
分析 。
ｍ 。 乱 ２ ＭＰ ／ ａ ） ／ ａ ＭＰ ≥６５ ５ ≥７５ ３
ｇ
７８ ．
１ 叶 片 的 结构 及 材 料 参 数
叶轮 的结 构如 图 １ 示 ， 所 叶轮高 速旋 转时 ， 由于 离 心力 和气 流 力 的作 用 ， 叶片会 产 生 较 大 切 向应 力 和径 向应 力 ， 该应 力 作用 下 可 能会 在
基于仿生设计的风力发电机叶片力学性能的实验研究
Ｔａ ． Ｔｈ ｎ ｕ ｂ ｎ ｌ ｄ ａ ｏ ｔｓ ｈ ｄ ｌ ｂ１ ｅ ｗｉｄ ｔ ｒ ｉ ｅ ｂ ａ ｅ ｌ ｙ ｕ ｃ ｅ ｕ ｅ
铺 层 方 式
传 统 铺 层
中 轴铺 层
铺 层 角 度 和 顺 序 ［ ５／ ５／ 。４ 。ｓ ４ 。一４ 。０／ ５ Ｅ ｏ／ ０／ 。６ 。ｓ ６ 。一６ 。ｏ／ ０］
的 固有 频 率均 满足 设 计 要 求 ； 生 设 计 的 叶 片几 乎 不会 改 变 叶 片 的动 态特 性 。 而应 变 实验 表 仿 明 ， 生设计 的 叶 片在 各 种 工况 下 的应 变均 大 于传统 的 叶 片约 １ ～２ 。新设 计 的 叶 片具 有 仿 Ｏ Ｏ
较好 的柔性 ， 效减 小 了叶 片 的应 力 ， 高 了叶 片 的疲 劳寿命 。 有 提
中轴 ／ Ｈｚ
１ ．４ ４
传统 ／ Ｈｚ
１５ ．８
３５ ．４
频 率 差 比／ ％
８． ８６ ７． ３４
３２ ．８
７９ ４ ． １ ．７ ５６
８７ ．１
ｌ ．５ ７Ｏ
８． ８４ ８． Ｏ９
３． ０ ６
２２２ Ｏ 轴 结 构 的风力 机 片 的各 阶 固有 频 率均 小 于传 统 结 构 的风 力 机 叶 片 ， 约减 小 ８ 。
第２ ４卷 第 ２期 ２０ ０ ９年 ４月
实 验 力 学
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｅ ＥＲＩ ＥＮＴＡＬ Ｍ ＥＣＨＡＮＩ ＸＰ Ｍ ＣＳ
Ｖｏ１ ２ Ｎ ｏ ２ ．４ ． Ａ ｐｒ ２ ９ ． ００
文 章 编 号 ： ０ １４ ８ （ ０ ９ ０ — １ １ ０ １ ０ — ８ ８ ２ ０ ） ２０ ２ — ６
水平轴风力机叶片的截面与动力特性分析
水平轴风力机叶片的截面与动力特性分析区家隽;李学敏;徐林【摘要】风力机叶片在旋转过程中受重力和离心力作用,产生动力刚化导致固有频率增加.文章以NRELPha-seⅥ风力机叶片为对象,在其内部分别添加圆形腹板、单腹板和双腹板,建立3种不同截面的叶片三维模型,并结合复合材料对叶片铺层进行动力学分析.结果表明,叶片采用的铺层方案能有效避免共振,并且3种叶片模型的重量均接近叶片的真实值.在额定转速下,3种腹板叶片的一阶频率增量随腹板的厚度增加而增加,但在两倍额定转速时,单腹板和圆形腹板的一阶频率增量随腹板厚度增加而减少;同时,腹板中的双轴向玻璃布材料以±45°铺设时,一阶固有频率最大,而由动力刚化引起的一阶频率增量较其他角度小.【期刊名称】《可再生能源》【年(卷),期】2016(034)005【总页数】6页(P681-686)【关键词】复合材料叶片;铺层角度;腹板厚度;离心刚化;坎贝尔图;模态分析【作者】区家隽;李学敏;徐林【作者单位】华中科技大学中欧清洁与可再生能源学院,湖北武汉430074;华中科技大学中欧清洁与可再生能源学院,湖北武汉430074;华中科技大学中欧清洁与可再生能源学院,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TK83随着复合材料在风电领域的应用及生产制造等相关技术的发展，风力发电技术得到不断提高。
叶片是风力机最重要的结构组件之一，叶片在旋转时受到离心力和重力的作用导致动力刚化，表征为固有频率增加。
孙保苍利用500 W小型风力机叶片为研究对象，分析计算叶片各阶模态频率，结果表明当叶片高速旋转时，动力刚化现象对叶片固有频率有较大的影响[1]。
胡国玉基于NREL 5 MW风力发电机叶轮叶片，结合柔性多体动力学理论及有限元分析方法，发现动力刚化效应对挥舞振动频率的影响比对摆振振动频率的影响更明显[2]。
水平轴风力机叶片目前主要由复合材料制造而成。
由于复合材料具有质量轻，高强度比等特征，使得风力机叶片能够承受更大的气动载荷[3]。
风力机叶片截面刚度优化设计
风力机叶片截面刚度优化设计风力机是以风能为动力的旋转式机械，是新能源领域的重要代表。
而风力机叶片是其最为重要的组成部分之一，其结构的稳定性和强度直接决定了风力机整体的工作效率和安全性。
因此，叶片刚度的优化设计具有重要的意义。
叶片刚度是指叶片在受到外力作用后，弯曲发生形变的抵抗能力。
良好的叶片刚度可以使得风力机在风场较强的情况下也能够保持稳定的转速和输出功率。
因此，在设计风力机叶片时，需要考虑以下几个方面的因素：1. 叶片的几何形状：叶片的横截面形状是影响叶片刚度的关键因素之一。
一般而言，弧形叶片的刚度比直线叶片要大，因此在设计中可以增加弧度来提高叶片的刚度。
2. 材料的弹性模量：叶片的材料弹性模量越大，叶片的刚度也就越高。
因此，在选择叶片材料时需要优先考虑其弹性模量。
3. 叶片结构的梁系统设计：其截面面积的大小和形状都会印象到叶片的刚度。
在设计中需要合理的选择叶片的弯矩和剪力的设计值，并在满足强度要求的前提下尽量减小叶片截面尺寸和重量。
5. 叶片的结构和材料的优化：在设计时可以使用现代计算机辅助造型和有限元分析等技术手段来优化叶片的结构和材料，以达到更加理想的刚度和重量。
在叶片刚度的优化设计中，计算模型的建立是非常重要的一步。
通过考虑叶片结构的力学特性及机械力学原理，可以建立相关的数学模型和有限元分析模型。
这些模型可以对叶片的强度、刚度、振动等方面进行分析、计算和优化，以找到最优的设计方案。
总之，风力机叶片刚度的优化设计是非常复杂和综合的一个问题，需要考虑诸多因素和参数。
只有在通过系统化的计算和分析，以及对风力机叶片力学和材料科学的深入研究，才能够真正实现叶片刚度的优化设计，进一步提高风力机的工作效率和安全性。
用数值模拟研究叶片数变化对离心挖泥泵性能的影响
小 番 柱 木
・３・ ３
用数值模 拟研究 叶片数变化对离心挖泥泵性能 的影 响
张 勇
（ 家庄 强大泵 业集 团有 限责任 公 司 ） 石
摘 要 ：采用计算 流体动力学 （Ｆ ）软件 ，在双参考 坐标 系下 ，利用有限体积法对雷诺 时均 Ｎ ｖｅ— ｔｋｓ ＣＤ ａｉｒＳｏｅ 方程进
行 数 值 离 散 模 拟 。选 用 Ｒ ａ ｚｂｅｋ ｓ湍 流模 型 、ＳＭＰ Ｅ ｅｌａ ｌ － ｉ Ｉ Ｌ Ｃ方 法 求 解 ，对 ２台离 心 挖 泥泵 在 不 同叶 片 数 下 的 内部 流 场 进
行 了叶轮 和蜗 壳的数值模 拟 。研究 叶片数 变化对挖 泥泵性能 的影 响。当叶片数 由 ３ 枚增 加到 ４枚后 ，泵 的扬 程和效率
为 ０７ ．，湍 动 能 项 时 为 ０８ ．，湍 动 能 耗 散 率项 时 为
０． ８
型 网格数 经 过 相关 性 检 查 ，当计 算 外 特 性 的 变化 小于 ２ ％时 ，认 为 网格数 影 响可 以忽 略 。计 算 收 敛 精 度为 ｌ ０ 。其 计算 区域 的网格 数分 别 为 ：模 型 １
泥泵设 计 水平 具有 有益 的参 考价 值 。
一
ａｐ ） （ｓ
Ｏ ｔ Ｏ ｘ；
：
业 兰釜］ｃ ！ ＋ｌ ｐ 胁
Ｏ ｘ 。
－
ｐＣ２ －
Ｂ￣
２ 控 制 方 程 、边 界 条 件及 研 究 模 型
。
十ｖ
式 中 １ — 涡粘性 系数 ，ｃ ．９ ． — ００ ，
为 １６ ８４ １６ １ ，模 型 ２为 ９ １４ 。网格 图见 图 １ ４ １９ 。
３ Ｃ Ｄ计 算 结 果及 分 析 Ｆ
航空发动机叶片动态监测技术
试验研窆D O I： 10.11973/wsjc201911007z m m l 航空发动机叶片动态监测技术林俊明1,李寒林s戴永红1(1.爱德森（厦门）电子有限公司，厦门361008;2.集美大学轮机工程学院，厦门361021)摘要：提出了一种铁磁性发动机壳体内叶片动态原位监测方法，该方法利用涡流检测方法监 测铁磁性发动机叶片的个数、转速、损伤状态等。
将两个磁极固定于铁磁性发动机壳体外表面，将涡流检测探头固定在磁极之间，叶片转动过程中，叶片的尖部划过表面附近涡流场，探头感生涡流信号 传输至涡流检测仪。
通过每分钟的涡流信号个数计算叶片转速；通过涡流检测信号的幅值，测算叶片与壳体内表面的间隙；通过信号幅值的不同，判断出叶尖表面的缺损；通过间隔时间出现不均匀的涡 流信号，判断叶片弯曲或断裂。
该方法可以解决铁磁性发动机壳体内叶片的安全监测难题。
关键词：电磁感应；涡流检测；在线监测；叶片中图分类号：TG115.28 文献标志码：A文章编号：1000-6656(2019)11-0026-04Dynamic monitoring technology of aero-engine bladesL IN Junming1，L I Hanlin2，DAI Yonghong1(l.Eddysun ( Xiamen ) Electronic Co., L td.，Xiamen 361008，China;2. School of Marine Engineering,Jimei University, Xiamen 361021, China)Abstract：In this paper, a method of dynamic monitoring of the blades in the inner shell of ferromagnetic engine is presented, and the number, rotating speed and damage state of blades in ferromagnetic engine are monitored by eddy current testing method. Two magnetic poles are set on the surface of ferromagnetic casing, and the eddy current testing probe is fixed between the poles. Blades rotate though the eddy current field near the surface, and eddy current signal is induced in the probe and is transferred to the eddy current instrument. The rotor speed can be calculated by the number of eddy current signals per minute. By measuring the amplitude of eddy current detecting vsignal, the clearance between the blade and the inner surface of the shell can be calculated. The defect of tip surface can be determined by different signal amplitude. Whether the blades bend or break can be determined when the eddy signal is not evenly spaced. The method can solve the problem of blade safety monitoring in the ferromagnetic engine casing.Key words：electromagnetic induction；eddy current testing；online monitoring；blade航空发动机的结构复杂精密，其大量零件在十 分恶劣的环境下工作，承受着高温、高压和高转速的 工作负荷。
叶片结构和强度计算
考虑多种损伤机制（如蠕变、腐蚀等）对疲劳寿命的影响，建立损伤演化模型进行预测。 该方法适用于复杂环境下的疲劳问题。
提高疲劳寿命措施探讨
表面强化处理
采用喷丸、滚压等表面强化技术，提高叶 片表面的残余压应力和硬度，增强抗疲劳
性能。
A 优化叶片结构
通过改进叶片的形状、厚度分布、 材料选择等，降低应力集中，提高
叶片结构和强度 计算
目录
• 叶片结构概述 • 叶片强度计算原理 • 叶片结构设计与优化 • 叶片强度试验与评估 • 叶片疲劳寿命预测与提高措施 • 总结与展望
01
叶片结构概述
叶片基本结构
叶片根部
叶片尖部
与轮毂连接的部分，承受较大的弯矩 和扭矩。
叶片的末端，形状较薄，主要承受气 动载荷。
叶片主体
05
叶片疲劳寿命预测与提高 措施
疲劳寿命预测方法介绍
基于S-N曲线的疲劳寿命预测
利用材料的S-N曲线，结合叶片的应力分布和载荷历程，进行疲劳寿命预测。该方法适用 于高周疲劳问题。
基于断裂力学的疲劳寿命预测
通过分析裂纹的扩展速率和剩余强度，预测叶片的疲劳寿命。该方法适用于低周疲劳和裂 纹扩展问题。
叶片制造工艺
手糊成型工艺
将复合材料按一定比例混合后， 手工涂抹在模具上，经过固化、
脱模等工序后得到叶片。
注射成型工艺
将复合材料注入到模具中，通 过加热和压力使其固化成型， 得到叶片。
压制成型工艺
将预浸料按照叶片形状和尺寸裁 剪后，放入模具中进行压制，经 过加热和压力使其固化成型。
其他工艺
如缠绕成型、拉挤成型等，根 据具体需求和材料特性选择合
03
叶片结构设计与优化
空压机关键件强度分析
空压机关键件强度分析目录一、空压机叶片 (2)1、初始条件 (2)2、创建叶片分析模型 (2)3、分析结果 (3)二、转子 (4)1、初始条件 (4)2、创建转子分析模型 (4)3、分析结果 (5)三、定子 (6)1、初始条件 (6)2、创建转子分析模型 (6)3、分析结果 (7)空压机的功率为4kw，转速为2860r/min，排气量为450至460L/min。
经计算，当空压机排气量为450至460L/min时，叶片、定子、转子的长度为110mm，其余尺寸不变。
一、空压机叶片1、初始条件（1）叶片材料为QT500；（2）叶片主要承受气体力、惯性力、摩擦力及支反力；（3）叶片简化为伸出长度为L 的悬臂梁。
2、创建叶片分析模型有限元分析模型如下图所示：图1 载荷施加图由于作用在叶片上的惯性力与气体力相比较小，为简化分析，忽略不计。
对叶片进行网格划分，网格划分后的模型如下图所示：图2叶片网格划分图按照极限工况的受力进行加载。
（1）取叶片伸出转子槽最长L=7.6mm时施加载荷（2）A处施加气体力528N ,C处施加摩擦力83N,B处施加位移约束3、分析结果叶片应力、变形如下图所示：图3叶片应力图图4 叶片变形图QT500抗拉强度500MPA，屈服强度320MPA，叶片受力循环作用力，因此考虑疲劳破坏，QT500的疲劳极限在150-200 MPA左右，大于计算结果64 MPA，能满足强度要求。
叶片变形较小，所以刚度能满足要求。
二、转子1、初始条件（1）转子材料为QT500；（2）转子两个槽间所夹根部为危险截面，所以选两叶片槽间部分为分析对象，并简化为悬臂梁；（3）作用力主要为叶片对叶片槽的支反力。
2、创建转子分析模型有限元分析的模型如下图所示：图1 载荷施加图对叶片进行网格划分，网格划分后的模型如下图所示：图2转子网格划分图转子加载:（1）转子最外缘B处施加528N支反力；（2）转子A处施加位移约束。
3、分析结果转子应力、变形如下图所示：图3转子应力图图4转子变形图QT500抗拉强度500MPA，屈服强度320MPA，叶片受力循环作用力，因此考虑疲劳破坏，QT500的疲劳极限在150-200 MPA左右，大于计算结果32 MPA，所以强度能满足要求。
叶尖小翼结构对涡轮叶片强度的影响研究
面ꎬ叶片应力会有一定程度增加ꎮ
关键词:数值模拟 叶尖小翼 强度分析
中图分类号:Ｖ２３２. ４ 文献标识码:Ａ 文章编号:１００２－６８８６(２０２１)０１－００４２－０５
面压力面的最大当量应力值和两侧最大应力差值如
表 ３—表 ５ 所示ꎮ
表 ４
不同叶尖结构叶型压力面最大应力
原始叶型
压力面最大应力 / ＭＰａ
相对变化 / ％
６５７. ９２
＋２. ５
６６１. ２５
＋３. ０
压力面小翼
吸力面小翼
双侧小翼
表 ５
６４１. ９９
－
６４９. １３
＋１. １
不同叶尖结构叶型两侧最大应力差值
级转子叶片添加叶尖压力面叶尖小翼、吸力面叶尖
机械转子中最普遍和有影响的流动现象之一ꎬ涡轮
小翼、双侧叶尖小翼结构ꎬ并与原始叶片进行定常数
中大约 三 分 之 一 的 损 失 与 叶 尖 泄 漏 流 动 有 关
叶尖小翼
[２]
[１]
ꎮ
作为一种能有效控制叶尖泄漏的方法ꎬ
国内外学者对叶尖小翼也开展了诸多研究ꎬ以寻找
叶尖小翼结构对涡轮叶片强度的影响研究
陈奕宏ꎬ李 维
( 中国航发湖南动力机械研究所ꎬ湖南 株洲 ４１２００２)
摘 要:对某型高压涡轮第一级的转子叶尖进行叶尖小翼结构造型ꎬ并在级环境下对原始叶片和造型叶片进行定常
数值模拟和有限元分析ꎬ分析对比了叶尖小翼结构对叶片强度的影响ꎮ 结果表明:通过对涡轮叶尖进行叶尖小翼处
原始叶型
压力面小翼
吸力面小翼
基于有限元法的螺旋桨叶片强度计算
基于有限元法的螺旋桨叶片强度计算*刘志香(潍坊学院,山东 潍坊 261061)摘 要:为了船舶的安全航行,必须保证螺旋桨具有足够的强度,使其在正常航行状态下不致破损或断裂。
本文采用了一套新的螺旋桨强度预报方法,该方法中结合流体力学中的面元法和结构动力学中的有限元法进行螺旋桨强度预报。
通过实桨的静强度计算,给出了民船螺旋桨静强度校核的安全系数,为该预报方法的实用化奠定了基础。
关键词:有限元法;螺旋桨叶片;强度计算中图分类号:U664 文献标识码:A 文章编号:1671-4288(2009)02-0006-03引言随着民用船舶向大型化方向发展,带来的后果必然使船舶螺旋桨盘面处伴流场不均匀程度越来越高,从而恶化了螺旋桨工作环境;另外主机功率的增加,使螺旋桨单位面积上负荷加大,这些影响促使螺旋桨的强度问题变得十分突出,且对强度的要求已不局限于得到螺旋桨叶片的最小厚度,还需要了解叶片的应力分布情况。
为此我们采用了一套新的螺旋桨强度预报方法,该方法中结合流体力学中的面元法和结构动力学中的有限元法进行螺旋桨强度预报。
本文采用了螺旋桨静强度预报方法[1-4]对已投入运行的无冰区要求的民船螺旋桨进行了强度计算,且根据计算结果给出了推荐安全系数,为新的螺旋桨强度预报方法的实用化奠定了基础。
本文的计算结果也为后续的民船螺旋桨设计提供借鉴和参考。
1 螺旋桨叶片的静强度计算方法本文采用的螺旋桨静强度预报方法可以分为两部分:一是求解螺旋桨叶片外载荷,主要包括表面流体压力载荷和桨叶离心力载荷,其中流体压力载荷本文采用面元法计算;二是采用组合单元的有限元法计算螺旋桨叶片的静强度。
1.1 螺旋桨外载荷研究螺旋桨强度外载荷研究是随着船舶螺旋桨理论发展而得到逐步深化的。
对于前期船舶螺旋桨理论发展的主要目标是解决水动力性能预报问题,其着重点是追求提高螺旋桨整个合力的预报精度,而螺旋桨强度外载荷研究要求它给出精确的桨叶表面压力分布。
本文中螺旋桨的压力分布采用面元法进行计算。
基于叶素_动量理论及有限元方法的风力机叶片载荷分析和强度计算
表 2 所示。
表 2 不同叶素上的轴向和切向诱导因子
叶素微元 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
轴向因子 a 0.3262 0.3288 0.3302 0.3309 0.3315 0.3318 0.3321 0.3323 0.3325 0.3326
切向因子 a′ 0.0651 0.0424 0.0298 0.0220 0.0169 0.0134 0.0108 0.0090 0.0076 0.0064
F＝F·t Fr Ft = 2/π×arcco（s e-）ft
（12） （13）
ft = Nb/2×（R-r）/Rsinφ
（14）
Fr=2/π×arcco（s e-）fr
（15）
fr = Nb/2×（r-rn）/rn sinφ
（16）
式中：F —梢部和根部损失修正因子；Ft —梢部损失修正因子；
Fr—根部损失修正因子；rn—桨毂半径。
（1）
相对合速度与旋转面之间的夹角是 φ，则
sin准= V（0 1-a），cos准= ω（r 1+a′）
V1
V1
攻角 α 为：α=准-θ
（2） （3）
所以，每个叶片在顺翼展方向长度为 δr，垂直于方向 V1 的升
力为：δL =
1 2
ρV12CLδr
（4）
平行于 V1 的阻力为：δD=
1 2
ρV12CDδr
素的切向速度 ωr 与尾流的切向速度 a′ωr 之和为经过叶素的净
切向流速度（1+a′）ωr，V1 为叶片所受到的合速度。在半径为 r 处
所有的速度，如图 1 所示。在半径为 r 处相对于弦线的作用力，如
图 2 所示[1]。从图 1 中得到的叶片相对合速度为 V1 V1= 姨V0（2 1-a）2+ω2r（2 1+a′）2
集雪螺旋叶片的结构优化及模态分析研究
集雪螺旋叶片的结构优化及模态分析研究李耀刚;冯泽;琚丽颖;龙海洋【摘要】为了使小型扫雪器最主要执行部件螺旋叶片的结构更加合理,在原有叶片设计仅凭经验数据基础上定性定量地确定出可以优化螺旋叶片性能的结构参数值.对螺旋集雪器集雪过程中,叶片表面上的雪颗粒进行运动分析,建立雪颗粒运动的数学模型,得到叶片主要结构参数与集雪器除雪效率的直接关系.运用有限元理论和基于软件ANSY/Workbench,建立不同结构参数值条件下的叶片有限元模型并进行仿真分析.通过静态特性分析,确定螺旋叶片螺距和厚度的最优值,确保叶片足够的强度刚度,弥补了螺旋叶片的设计不足.通过预应力模态分析,得到叶片转速的合理区间,为以后使用中避免共振提供了重要的理论依据.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】5页(P235-239)【关键词】螺旋集雪器;螺旋叶片;螺距;转速;模态分析;ANSYS/Workbench【作者】李耀刚;冯泽;琚丽颖;龙海洋【作者单位】华北理工大学机械工程学院,河北唐山063009;华北理工大学机械工程学院,河北唐山063009;华北理工大学机械工程学院,河北唐山063009;华北理工大学机械工程学院,河北唐山063009【正文语种】中文【中图分类】TH16;TH114;U418.3随着全球扫雪技术的发展，机械除雪已成为现代化除雪的基本方式，螺旋集雪器是除雪过程中最常用的执行机构，其中主要执行部件螺旋叶片的重要性不言而喻。
螺旋叶片安装于集雪器的最前方，作为受力极其复杂的执行部件，其结构尺寸的合理与否关系着螺旋集雪器的工作性能和除雪效率。
目前，大多数设计师在设计螺旋叶片时都是凭借个人经验，没有科学的理论指导，尤其是无法通过一个有效的数值计算方法得出可以优化叶片强度、刚度和动态特性的具体参数值，从而进一步保证螺旋集雪器的可靠性、安全性和抗振性能。
针对上述问题，特别是在集雪器实际作业中，通过对螺旋叶片静态仿真分析，优化了其主要的结构参数值；通过模态分析，得到合理的转速区间，避免了叶片发生共振的几率。
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1200mm单只模型叶片强度分析刘志林1,马晓峰2(1.黑龙江省电力科学研究院,黑龙江哈尔滨150030;2.中国国电集团公司安全生产技术服务中心,江苏南京210031)摘要:汽轮机末级长叶片的设计研究是超超临界汽轮机关键技术之一。
应用有限元方法建立1200mm单只长叶片模型,计算了在考虑叶根与轮槽接触情况下非线性强度。
计算结果表明,在超速情况下叶片强度是安全的。
关键词:叶片;强度;汽轮机中图分类号:TK263.3文献标识码:A文章编号:1002-1663(2009)01-0039-04 Anal ysis of blade strengt h of1200mm si ngle m odelLIU Zhili n1,MA X iaofeng2(1.H e ilong jiang E lectric Pow er R esearch Insititute,H arb i n150030,China;2.Security&P roduc tion T echn i ca l Serv i ce Center,Ch i na G uodian Corporati on,N anji ng210031,Ch i na)Abst ract:Desi g n and research o f turbi n e last stage long blade is one of key techno l o g ies to ex tra supercritical t u rbine.The paper set up1200mm si n g le l o ng blade m ode lw ith fi n ite e le m ent m ethod and calcu lated its non li n ear streng th under t h e cond ition of the contact bet w een b lade roo t and groove.The calcu lated results sho w ed that the b lade streng th is enough under the conditi o n of over speed.K ey w ords:b lade;streng th;t u rb i n为满足发电行业对电力设备的需要,国内主要发电设备制造商与研究机构联合对超超临界汽轮机关键技术进行了多项研究,其中汽轮机末级长叶片的设计研究显现的尤为重要。
汽轮机的容量越大、发电密度越高,要求其初参数越高、排汽量越大,因此,末端排汽环形面积大,需要更长的末级叶片。
末级叶片越长将面临诸如叶片材料性能、叶片气动和强度振动设计、叶片制造等诸多技术挑战。
因此,汽轮机末级长叶的开发成为世界上各大汽轮机制造商永恒的研究目标,也是其设计制造的难点,代表了一个汽轮机制造商的综合实力。
采用有限元技术,考虑叶根与轮槽接触非线性。
计算了单只1200mm长叶片在工作转速3000r/m in和超速3300r/m i n时叶片的应力场。
1阻尼叶片的有限元模型工程上采用空间直梁模型来模化汽轮机叶片,这种模型对于直叶片或扭曲较小的中长叶片基本可以保证计算精度,但是对于大扭曲度的长叶片,直梁模型的计算精度就比较差。
针对这种情况,不少学者作出了改进,文献[1-2]采用了扭曲梁单元对长叶片进行了分析,这种单元综合考虑了拉伸、弯曲及扭转的耦合变形,对于变截面扭曲的中长叶片振动分析具有良好的计算精度。
文献[3]在扭曲梁单元的基础上又加入了剪切作用的影响,因此,提出采用自由度数较少,又有反映叶片结构特性的梁单元有限元模型进行建模。
收稿日期:2008-08-12作者简介:刘志林(1969-),男,2003年毕业于哈尔滨工程大学计算机科学与技术专业,工程师。
)39)1.1 叶片单元的选取及成组叶片模型首先对单个叶片利用梁单元建立模型,如图1所示,将其沿叶高方向分为19段,得到20个节点19个截面,如图2所示。
由于篇幅所限,图2中只给出了截面1-1,2-2,8-8,9-9,12-12和19-19的截面,叶片截面参数见表1,截面形状图如图3所示。
图1 单只叶片三维模型 图2单个叶片截面划分图图3 叶片截面图表1 叶片截面参数截面号面积/mm 2周向惯性矩/mm 4轴向惯性矩/mm 4惯性积/mm 4形心坐标(周向,轴向)1-147800.19E+08786058422888-0.0423,0.7882-27640.29E+07605473128484-0.0252,0.00568-819010.39E+070.18E+078307020.0160,0.03889-966600.14E+080.14E+071680000-0.2758,-0.757012-1238570.47E+070.44E+074840000-0.0074,-0.009519-1986010.36E+070.58E+0746700000.0063,0.36E-03单只叶片的三维模型经过划分之后,每一段的叶片沿着叶高方向截面变化很小,故一个截面可以描述出相应段叶片的截面特性。
叶片除叶冠处的截面面积(1-1)与相邻的截面面积(2-2)相差较大外,其他截面面积变化平缓,此划分方法采用梁单元较好地描述了单个叶片的三维模型。
1.2 单只叶片主要动力学性能及边界条件叶片材料性能参数如下。
叶片材料:OC r 17N i 4Cu4Nb,材料密度:7.81g /mm3弹性模量:E =2.1@105N /mm2泊松比:L =0.3轮槽处、叶根接触边界约束如下:叶轮下部节点X 、Y 、Z 向全部约束;叶轮周向对称面法向约束;叶根轴向约束;叶根、轮槽工作面单元接触约束;计算转速为汽轮机额定转速和3300r/m i n 超速工作状态。
2 考虑叶根轮槽接触非线性的强度分析2.1 转速3000r /m in 时单只长叶片强度分析3000r /m i n 时单只叶片、叶根应力分布如图4、5、6所示,数据见表2、表3。
图4 转速3000r /m in 时单叶片应力分布图)40)图5 3000r /m i n 时叶根应力分布图(叶片进汽侧)表2 进汽侧叶根局部应力最大值(3000r/m i n)各齿最大应力D 1ma x D 2max D 3m ax D 4ma x 应力值/M Pa830.5633.1705.0727.8图6 转速3000r/m i n 时叶根应力分布图(叶片背弧侧)表3 叶片背弧侧叶根局部应力最大值(3000r/m i n)各齿最大应力D 1m ax D 2max D 3m ax D 4ma x 应力值/M Pa858.9765.8792.6774.65对该模型施加离心载荷后,叶身的最大应力值为790.3MPa ,发生在叶身根部截面背弧靠近出汽侧。
拉金处最大应力值为698MPa ;叶冠处最大应力值为709.3M Pa 。
叶根处最大应力值为858.9MPa ,发生在叶根第一齿脖颈处。
2.2 超速3300r /m in 时单只长片强度分析3300r /m i n 时单只叶片、叶根应力分布如图7、8、9所示,数据见表4、表5。
表4 进汽侧叶根局部应力最大值(3300r/m i n)各齿最大应力D 1ma x D 2max D 3m ax D 4ma x 应力值/M Pa872.9764.0809.3821.3图7 转速3300r /m i n时叶片应力分布图图8 转速3300r /m i n 时叶根应力分布图(叶片进汽侧)图9 转速3300r /m i n 时叶根应力分布图(叶片背弧侧)表5 叶片背弧侧叶根局部应力最大(3300r /m i n)各齿最大应力D 1m ax D 2max D 3m ax D 4ma x 应力值/M Pa886.2853.1861.5846.1通过计算可知:叶身最大应力发生在叶片根部截面背弧靠近出汽测,应力值为858.3M Pa ;叶冠处最大应力值为800.5M Pa ,拉金处最大应力值为773.8MPa ,叶根处最大应力值为886.2MPa ,发生在叶根第一齿脖颈处。
2.3 超速3300r /m i n 时塑性变形分析在超速3300r/m i n 时,叶身根部截背靠近出汽侧局部发生塑性变形,等效塑性应变分布如图10所示。
)41)等效塑性应变值为:E p -max =0.001326。
图10 转速3300r /m i n 时叶身等效塑性应变分布在超速3300r /m i n 时叶根第一齿脖颈处局部发生塑性变形,等效塑性应变分布如图11和图12所示,叶片进汽侧叶根的等效塑性应变最大值为:0.00208,叶片背弧侧叶根的等效塑性应变最大值为0.00357。
图11 转速3300r /m in 时叶根等效塑性应变分布(叶片进汽侧)图12 转速3300r /m i n 时叶根等效塑性应变分布(叶片背弧侧)3 结论1200mm 长叶片及叶根材料的屈服强度D 0.2\900M Pa ,大于叶身、拉金、叶根处的最大应力,因此该叶片在转速为3000r/m i n 及3300r/m i n 下工作是安全可靠。
在超速3300r /m in 时,叶身根部截背弧靠近出汽侧局部发生塑性变形,等效塑性应变值为0.001326。
在超速3300r/m i n 时,叶根第一齿脖颈处局部发生塑性变形,叶片进汽侧叶根的等效塑性应变最大值为0.00208,叶片背弧侧叶根的等效塑性应变最大值为0.00357。
参考文献:[1]李辛毅.大型汽轮机组复杂连接形式长叶片静动力特性研究[D ].西安交通大学博士论文,1996.[2]郑润生,吴厚钰.采用扭杆单元分析汽轮机长叶片振动的有限元法[J ].西安交通大学学报.1991,25(3):99-110.[3]朱宝田.汽轮机叶片振动、激振力和动应力特性及其优化研究[D ].西安交通大学博士学位论文,1993.(责任编辑 李世杰)(上接第38页)6 汽轮机旁路系统的发展趋势国内外火电设备发展态势,其最主要的特点和要求是:不断提高供电效率和可靠性,降低能耗,减少环境污染;发电设备的技术结构,从最初的小容量中压机组逐步发展到中等容量的高压机组和超高压机组,乃至近代水平的大型容量亚临界机组,及现代超临界机组和多种联合循环机组,供电效率从初期水平的25%提高到现代水平的40%以上。
大型超临界火电机组已成为世界发达国家电力设备的主导产品,机组容量600MW 及以上,超临界压力指蒸汽压力从亚临界参数过渡到超临界参数,即主蒸汽压力从17MPa 提高到24~25MPa ;主蒸汽温度从530e 提高到540e ,由一级中间再热改进为两级中间再热,使温度再提高到566e 及以上;供电煤耗小于300g /(k W #h),机组效率比同容量亚临界机组提高2%~2.4%。