基于ANSYS的汽轮机扭曲叶片模态分析
基于ANSYS和NUMECA的航空发动机涡轮风扇叶片结构仿真分析
基于ANSYS和NUMECA的航空发动机涡轮风扇叶片结构仿真分析林静;潘苏瑜【摘要】本文通过UG软件对NASA Rotor67风扇叶片进行建模,使用ANYSY对其进行离心静变形仿真分析,运用NUMECA对其进行气动力仿真分析,得出叶片在离心力和气动力作用下的变形情况.%Based on the UG software to NASA Rotor67 fan blade modeling, the ANYSY on it from Harbin deformation simulation analysis, using NUMECA to aerodynamic simulation analysis, draw a leaf under the action of centrifugal force and deformation of the situation.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】2页(P70-71)【关键词】涡轮风扇叶片;NASA;Rotor67;UG;NUMECA;仿真【作者】林静;潘苏瑜【作者单位】华侨大学机电及自动化学院,厦门 361021;华侨大学机电及自动化学院,厦门 361021【正文语种】中文涡扇发动机，尤其是高涵道比涡扇发动机的风扇叶片是发动机性能的重要衡量标准之一。
因为其产生的推力是涡扇发动机外涵道推力的全部来源。
风扇叶片是涡轮风扇发动机的重要零件。
NASA Rotor67是NASA Lewis研究中心设计的二级风扇中第一级轴流跨声速转子，是为数不多有详细公开发表测试数据的算例。
该风扇被广泛应用于气动计算。
本文选取跨声速风扇叶片NASA Rotor67叶片为算例，运用UG软件进行建模，利用ANSYS对其进行离心静变形仿真分析，利用NUMECA对其进行气动仿真分析。
为了缩短计算时间，提高效率，转子叶片绕旋转轴转动a=2π/N（N为叶片数）。
某机高压涡轮叶片振动模态分析
某机高压涡轮叶片振动模态分析摘要：以某机高压涡轮工作叶片为研究对象，讨论其模态振动理论，采用UG建立叶片实体模型，利用有限元软件ANSYS Workbench对其进行模态分析，并与电动振动台测量结果进行对比，得到有限元分析结果具有一定的可靠性，为数值模拟振动测试数据提供一定的可信度依据，尤其对一些科研机种叶片的数值振动模态仿真分析提供了参考价值。
关键字：振动测试；模态分析；叶片；ANSYS Workbench引言叶片是航空发动机重要组成部分，工作时主要承受离心载荷、气动载荷、热载荷以及工况环境变化导致的交变载荷，工作中很容易发生故障，据统计振动故障占发动机总故障的15%，而叶片振动故障又占振动故障的75%。
而据粗略统计，我国现役航空发动机发生的重大事故中，涡轮叶片的断裂高达80%以上[1]。
因此叶片工作时的可靠性直接关系到整个发动机的运行安全性及使用寿命，为避免叶片振动故障的出现，在设计、制造及维修过程中对叶片进行振动模态分析，得到其固有频率、振型以及振动应力分析就显得尤其重要。
然而，高压涡轮叶片在发动机工作状态下直接对叶片进行频率及振动形态的观察及测试是比较困难甚至是不可能的。
在生产及制造中，一般只对叶片进行自由振动分析，测得其固有频率及振动形态。
单从使用角度来看，仅仅对叶片进行自由模态分析是不精确的，无法获得叶片全生命使用周期内的准确频率及振动形态。
本文首先在电动振动台ES-10-240上对高压涡轮叶片进行振动测试，得出其平均固有频率。
然后再UG中建立叶片实体模型，利用有限元软件ANSYS Workbench对其进行模态分析，对比有限元分析结果与试验结果。
在此基础上对高压涡轮叶片进行预应力模态分析，得到更准确的振动频率及振动形态，为高压涡轮叶片设计及加工提供一定的参考价值。
1 模态分析理论模态分析是结构动力学分析中最基础、也是最重的一种分析类型，其主要是用于计算结构的振动频率和振动形态，每一个模态都有特定的固有频率、阻尼比和模态阵型。
某燃气轮机涡轮叶片的模态和疲劳分析_毛艳蕾
中。结合 HyperMesh 中叶片底面和旋转中心的
刚性连接，对叶片榫头侧面施加 X 方向的位移
约束。结果如图 3 所示。
3 固定约束下叶片的模态分析
模态分析是分析机械结构的固有振动特
性。通过模态分析可以确定机械结构在一定
的频率范围内的振动特性，即结构的固有频
率和固有振型［3］，找出振型变化最大点为疲劳分析点的选
分。为在 ANSYS 软件中能
全面施加约束和载荷，各受
力面采用 shell 63 单元模拟
与整个叶片 Solid 185 单元
以共结点的方式划分网格， 图 2 叶片网格单元的划分
根据实际旋转工况，用 rigid
刚性单元使叶片底面和涡轮旋转中心点刚性连接。相关
材料属性：杨氏模量 E=1.96×1011N/m2，泊松比 μ=0.3，密度
求解得到转子的前 8 阶固有频率见表 2。图 4 和图 5
分别给出叶片的前 2 阶弯曲模态振型。模态分析结果表
图 4 叶片Hale Waihona Puke 阶约束模态 图 5 叶片二阶约束模态
明叶片旋转工况激励频率与其固有频率相差较大，不会 产生共振。 4 疲劳寿命分析 4.1 各旋转工况的计算结果
根据燃气轮机的工作特点及工程中参数的变化规 律，按照燃气轮机调峰使用，每天工作运行 14h，每天工
叶身内面 76665 11.483 56.617 5.5405 58.03483
叶身外面 77368 14.186 114.76 31.091 119.7403 慢车
榫头接触面 72932 34.523 171.36 44.959 180.4921
振型变化最大点 77206 0.97893 1.0601 1.056 1.788086
基于ANSYS的车辆液力缓速器叶片强度分析及模态分析
4 所示. 最大变形量为 0. 365 501 mm , 发生在叶
片中心偏向外环处 ,最大等效应力为 378 M Pa ,出
现在靠近流道外环的叶片根部. 为便于详细观察
转子叶片表面沿旋转半径方向的变形量及等效应
力的变化 ,在叶片工作面外端选取一轨迹线如图
图 3 有限元模型的结构变形
图 4 有限元模型的等效应力分布
[ 2 ] 刘应诚 ,邵万珍. 车用液力减速 (制动) 器 [J ] . 现代零 部件 ,2005 (223) :122.
[ 3 ] 杨凯华 ,郑慕桥 ,阎清东 ,等. 车辆传动中液力缓速器 的技术发展[J ] . 工程机械 ,2001 ,32 (6) :123.
[ 4 ] 王 峰 ,阎清东 ,乔建刚. 液力缓速器制动性能的计 算方法[J ] . 起重与运输机械 ,2006 (5) :224.
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
·70 ·
武汉理工大学学报 (交通科学与工程版)
2010 年 第 34 卷
态分析各阶振型的固有频率 ,从而在工作状态下 能够避免共振的发生.
2) 对有限元模型施加载荷时 ,近似模拟叶片 上的液压载荷为沿旋转半径方向的线性分布 ,而 真实情况下 ,考虑到油液的粘性 、油液与壁面的边 界层的处理 、工作腔内空气气流的影响以及油液 在叶片非压力面形成的背压等因素的影响[6] ,液 体总压在叶片压力面上的分布是无规律可循的 , 所以有限元模型的仿真载荷与真实情况还存在一 定的误差 ,需要更加精确的载荷定位.
4 结 论
图 7 轨迹线节点上的等效应力
ANSYS模态分析在汽轮发电机转子临界转速计算上的应用
( EXPLOSION - PROOF ELECTRIC MACH INE)
防爆电机
AN SY S模态分析在汽轮发电机转子 临界转速计算上的应用
李贞婷
佳木斯煤矿机械有限公摘 要 高速汽轮发电机转子的临界转速是汽轮发电机转 子设计中 的一个重要 参数, 随着计 算机技术的不断发展, 使得能够全 面考虑影 响汽轮 发电机 转子临 界转速 因素, 计算结 果更接 近于 实际的有限元分析法的应用将会越来越广泛。文章 详细介绍了 利用 AN SY S有限 元软件的模 态分 析功能, 计算汽轮发电机转子临界转速的方 法和计算结果的后处理过程。
得到两组数值, 分别为转子正进动和反进动, 由于 陀螺效应的影响, 随着转子转速的升高, 正进动固 有频率将会提高, 反进动固有频率将会降低, 根据 固有频率的 定义, 应只 对正进动固 有频率分 析。 ANSYS系统模态分 析提取的一阶和二阶固 有频 率数值对应旋转速度值见表 2。
表 2 转子固有频率 旋转速度变化表
合理保证装压压力和铁心叠压系数, 提高定 子冲片装压质量, 采取措施减小片厚差的影响, 提 高定子冲片与定子筋的焊接质量, 提高定子筋与 机座环筋板的焊接质量。在设计时充分考虑轭部 磁密的基础上, 增加定子铁心的轭部高度以提高 其刚度。 3. 10 提高转子铁心对齐度
提高转子冲片装压质量, 在转子铁心两端增 加固定压圈, 以 减小冲片变形, 转子在 加工外径
38
所示。
图 1 汽轮发电机转子模型图
1. 5 约束与载荷 汽轮发电机转子临界转速有限元分析模型约
束与载荷见表 1。
表 1 汽轮发电机转子临界转速有限元分析模型 约束与载荷
基于ANSYS的汽轮机扭曲叶片模态分析
１ 汽轮 机 叶 片有 限元模 型 的建 立
１ １ 汽轮 机叶片模 态分 析的有 限元模 型 ．
ＡＮＳ ＹＳ模态 分析 主要 用 于确 定 结构 或 部件
征值 ， 由瑞 雷商法求 解 。从而 得到 固有频率 ： 可
ｆ 一 ｉ
兀
的固有 振动频 率 和振 型 ， 于无 阻 尼 和外 部 激励 对 的振动 ， 动力学 问题 的有 限元 法 基本 方 程 用矩 阵
关 键 词 ： 轮 机 叶 片 ； 限 元 ； 态 分 析 汽 有 模
中图 分类 号 ： ６ ． １ ； Ｐ ９ Ｕ６４ １３ Ｔ ３
文 献标 志码 ： Ａ
文 章 编 号 ：６ １７ ５ （０ ０ ０—０ ６０ １７ —９３ ２ １ ） ５０ ９—３
Ｕ￣ ＃ｉＯＳｏｔ Ｐ Ｃ ｏｉ （） ２
作 者 简 介 ： 吉 宏 （ ９ １）男 ， 士 生 。 孙 １８一 ， 博 研 究 方 向 ： 用 动力 与 热 力 系 统 的 科 学 管理 舰
Ｅ ｍａｌｓ ｎｉｏ ｇ ０ ２ ３ ４ １ ３ ｃ ｒ － ｉ：ｕ ｊ ｎ ２ ０ １ ０ ＠ ６ ． ｏ ｈ ｎ
９ ６
基于 ＡＮＳ Ｓ的汽轮机扭 曲叶片模态分 析—— 孙吉宏 ， 自春 Ｙ 杨
汽轮机 叶片 是蒸 汽 轮 机 中 的重要 组 件 ， 作 工 时一般 受有 较高 的离 心 负荷 、 动 负 荷 以及 振 动 气 的交变 负荷 等作用 ， 容易产 生故 障ｌ ］ 很 】 。叶片振 。 动 疲劳损 伤是蒸 汽轮机 中较 为严重 的问题 。为避 免 叶片振 动故 障 的出 现 ， 必 要 在 叶片 的设 计 研 有
一
将 式 （） ２ 代人 式 （ ） ： １得
局 限于一 阶振 动分 析 ， 而利 用 有 限元 可 突破 过 去 的 限制 ， 便 省 时 。使 用 Ｐ Ｏ／ 简 Ｒ Ｅ模 块 建 立 某 型 航 空 发 动 机 第 八 级 长 叶 片 的 三 维 模 型 ， 使 用 并
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。
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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
基于ANSYS的某型航空发动机涡轮叶片的振动特性分析
基于ANSYS的某型航空发动机涡轮叶片的振动特性分析本文旨在对一款航空发动机的涡轮叶片进行振动特性分析，通过ANSYS软件进行模拟计算，以期评估其振动强度和工作寿命，为发动机设计提供参考。
1. 背景介绍与分析涡轮叶片作为航空发动机中的核心部件之一，其振动特性直接影响发动机的性能和寿命。
因此，在发动机设计中，对涡轮叶片的振动强度和稳定性进行分析和研究是至关重要的。
在本次分析中，我们将以某型航空发动机的涡轮叶片为例，通过ANSYS软件对其进行振动特性分析。
涡轮叶片的几何形状如图所示。
(图片)2. 建模与网格划分首先，在ANSYS中建立三维模型，采用SolidWorks导入到ANSYS平台。
接着，进行网格划分，采用四面体单元网格划分，设置裂纹控制等参数，进行网格剖分。
3. 材料选择与约束条件设置在建立模型和进行网格划分后，需要对涡轮叶片的材料进行选择，同时设定约束条件。
本次研究中，涡轮叶片的材料选用了镍基合金，其密度为8.28g/cm³，杨氏模量为210GPa，泊松比为0.3。
约束条件包括固定壳体支撑，在振动载荷下叶片不能有位移，不允许旋转。
4. 振动分析在进行建模、网格划分及设置约束条件之后，进入振动分析步骤。
本次分析采用动态分析法，采用隐式求解器求解其模态分析结果。
模态分析结果中包括杆件自然频率、振型形态和统计指标。
5. 计算结果与分析经过模拟计算，得出该涡轮叶片的前三阶固有频率为：335Hz、596Hz、916Hz。
下面就这些结果进行分析：1）自然频率随着振型的变化而变化。
而当达到某一频率时，就会发生共振现象，应引起足够的注意。
2）从涡轮叶片自然频率分析结果来看，其频率较高，工作在这样高的频率下容易导致疲劳断裂，从而出现永久性损坏，缩短了涡轮叶片的工作寿命，亦增加对机体的冲击力。
3) 在涡轮叶片的一些易损部位，比如根部区域，容易发生应力集中，导致应力低于叶片的材料极限从而使叶片疲劳失效。
基于ANSYS_LS_DYNA的叶片加工变形分析研究
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参考文献
1 余强， 郑慕侨.汽车悬架控制技术的发展 ［J］ .汽车技术， 1994 （9 ） :1~6 2 夏长高， 李磊.多连杆式悬架运动特性分析与结构参数优化 ［J］ .拖拉机与 农用运输车， 2007， 34 （6 ） :39~42 宋传学等.多连杆悬架与双横臂悬架运动学和弹性运动学特性 3 杨树凯， 分析 ［J］ .汽车技术， 2006 （12 ） :5~8
进入前 处理器 定义单 元类型 定义材 料属性 从 Pro/E 导 入实体模型 约束和初速 度定义 加载载荷和 边界条件 设置时间等 求解控制参 定义输出控 制条件 生成和修改 K 文件 输出应力应 变、 位移等 观察变形和 应力状态 进入的处理 程 lspropost 进入求解器 求解
的材料 Nickel alloy，该材料是材料库中双线性各向同性的典型 屈服强度 材料， 其密度为 8490kg/m3 , 弹性模量 EX 为 180GPa， yield stress 是 0.9GPa, 切线模量 （Tangene stress ） 是 0.445GPa， 泊 松比 0.31； 刀具材料选择碳化钨硬质合金， 在前面的假设中， 将 ） ， 其材 铣刀假设为不变形体， 所以选择刚体材料 （Rigid material 泊松比 0.12， 弹性模量 EX 为 料的主要参数是密度 17000kg/m3、 207GPa[5]。
分析研究， 认为采用这种方法分析加工变形得到的结果与实际很 接近， 是确实可行的。航空发动机的涡轮叶片是发动机关键部件 之一， 在高温高速工作条件下， 热膨胀伸长和湍流震动以及外封 严环上的燃灰沉积等原因均会引起叶片与封严环的接触磨损， 从 而导致叶片叶尖磨短。为提高叶片的使用寿命， 可以对磨损的叶 但是， 由于叶片材料 片进行激光熔覆加长， 再通过数控加工修复。 是难加工材料， 修复过程中容易因为让刀而使修复难以达到精度 要求。通过有限元分析求出加工变形并进行刀具补偿， 可提高叶 片的修复精度。 自 20 世纪 70 年代 Klamecki 采用有限元技术研究金属切 削加工过程以来， 国内外的研究者已经开发了许多切削加工有限 元模型。但前期的有限元模型大多为二维直角切削模型， 尽管也
基于ANSYS的汽轮发电机基础动力学分析
计的合理性与否，并对比分析柱截面大小改变对基础动力特性的影响。
关键词：汽机基础，动力分析，固有频率，位移
中图分类号：ＴＵ３１１．３
文献标识码：Ａ
０ 引言
在火力发电工程 中，汽 轮 机 发 电 机 组 是 比 较 复 杂、重 要 的 设 备，而其支撑结构———汽机基础的动力特性直接影响到机组的正 常运行，基础振动 的 大 小 直 接 衡 量 了 汽 机 基 础 设 计 的 成 功 与 否， 因而研究汽机基础的动力特性显得尤为重要。大多数汽机基础 采用框架式基础，其动力计算应按振动线位移控制［１］。框架式基 础实际是一个无限自由度空间结构，按照规范［１］设计时通常采用 空间多自由度简 化 计 算，因 其 存 在 着 简 化 假 定 的 近 似 性，当 动 力 机器基础体积 较 大 时，可 能 会 带 来 较 大 误 差 ［２］。在 这 种 情 况 下， 有必要利用有限元理论和计算机技术对此类问题做三维数值分 析，从而得到更为精确的动力学特性［３］。本文应用通用有限元软 件 ＡＮＳＹＳ１８．０，对某工程框架式汽机基础进行动力学计算分析。
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第 ４５卷 第 ２０１９年
２４期月 山
西
建
筑
运转时的不同时刻，扰力对应着不同相位，每一个时刻的横向与 （允许振动线位移为 ０．０２ｍｍ），基础的动力特性越来越不适宜高 竖向扰力由程序自动计算，并施加在顶板的螺栓点，如图 ２所示。 转速的机器基础 。 ［１０］
在模态分析的基础上，对基础加载上述简谐力进行动力响应分析 计算。规范条文 ［１］提 到，按 照 原 有 的 振 动 线 位 移 计 算 公 式 分 析，
柱截面
表 ３ 不同柱截面基础竖向最大振动线位移
ｍｍ
７００×７００
【豆丁-热门】-基于ANSYS的风力机风轮叶片动力学特性研究
基于ANSY S 的风力机风轮叶片动力学特性研究Ξ陈荣盛,张礼达,王 旭,张彦南(西华大学能源与环境学院,四川成都 610039)摘 要∶针对20kW 风力机的风轮叶片,采用ANSY S 软件进行有限元分析,得到了风力机风轮叶片上不同阶次的振动频率,为风力机运行参数提供了安全方面的理论基础。
关键词∶风力机;风轮叶片;有限元;振动频率中图分类号∶TK 83 文献标识码∶A 文章编号∶1006-3951(2009)06-0028-03The ANSYS -based Study of Dynamic Characteristics of aWind -pow er Machine ’s Wind Wheel B ladeCHE N R ong -sheng ,ZH ANGLi -da ,W ANG Xu ,ZH ANG Y an -nan(Institute of Energy and Environment X ihua University ,Chengdu 610039,Sichuan ,China )Abstract :The ANSY S s oftware was used to make finite element analysis of a 20kW wind -power machine ’s wind wheel blade and vibration frequencies of the wind wheel blade at various levels have been obtained ,thus providing theoretical basis for operation parameters of wind -power machines in terms of safety.K ey w ords :wind -power machine ;wind wheel blade ;finite element ;vibration frequency0 引言风能是空气流动所产生的动能,是一种取之不尽、无任何污染的可再生能源。
基于ANSYS的叶片泵轴的建模与模态分析
基于ANSYS的叶片泵轴的建模与模态分析【摘要】采用ANSYS有限元软件建立了叶片泵轴的实体模型，并进行了模态分析，得到叶片泵轴的固有频率和振型特征。
通过对叶片泵轴结构参数进行修改，使其固有频率远离叶片泵噪音频率范围，避免噪声的产生，为叶片泵的进一步研究提供了参考依据。
【关键词】叶片泵；模态分析；噪音Modeling and modal analysis of vane pump shaft based on FEMWU Wei（LiaoningTiger Leap fast Yatung Bus Inc Fuxin Management Office Liaoning Fuxin 123000 China）【Abstract】Entity model of vane pump shaft and modal analysis were done by using ANSYS finite element software. Then the natural frequency and characteristics of mode types were gained.The natural frequency of vane pump shaft were out of the frequency range of noise by modifying the structure parameters of vane pump shaft. Noise was avoided. Reference basis for the further study on vane pump is provided.【Key words】Vane pump shaft；Modal analysis；Noise目前叶片泵成为各行各业液压系统中一种重要的辅助工作泵。
随着科技的快速发展，叶片泵正朝着高速、低噪音、大功率以及高压的趋势发展[1]。
基于ANSYS的车辆液力缓速器叶片强度分析及模态分析
随着 车辆 日益 向高 速重 载 的方 向发 展 ， 力 液 缓速 器作 为一种 安全 可靠 的高速辅 助制 动装置 而 被广 泛 的普 及应 用＿ ］液 力缓 速器结 构如 图 １所 １ ， 。 示． 当液力 缓速器 高速 制动 时 ， 转子 （ 轮） 片随 泵 叶
传动 主轴 高速旋 转并 带动工 作腔 内的工 作油 液对
过 学 迅 （ ９ ６ ） 男 ， 学博 士 ， 授 ， 士 生导 师 ， 要 研 究领 域 为汽 车 动 力 学 、 车传 动 系 统 仿 真 与控 制 １５ ： 工 教 博 主 汽 北 京 理 工 大 学车 辆 传 动 国家 重 点 实验 室 基 金 项 目资助 （ 准 号 ：０ ６ ３０ ０ ０ ０ ） 批 ２ ０ Ｃ ４５ ５ ６ ５
摘 要 ： 于 ＵＧ ＮＸ 造 型 软 件 平 台建 立 Ｙ 一０ 基 － ２ Ｊ４ ０型 号液 力 缓 速 器 三维 几 何 模 型 ， 对 液 力 缓 速 器进 并 行 叶 片 的 提取 简化 ， 用 Ａ Ｙ － 的 数 据接 口将 叶片 导 人 ＡＮ ＹＳ生 成 Ｆ Ａ模 型 ， 用 计算 流 利 ＮＳ Ｓ ＵＧ Ｓ Ｅ 利
转 子 叶 片 压 力 面 受 到 的 最 大 液 压 为 １． ７６ ＭＰ ， 小液 压 为 一 ５ １ ａ 而定 子 叶 片压 力 ａ最 ． ２ＭＰ ， 面受 到 的 最 大 液 压 为 １． ａ 最 小 液 压 为 １ ２ ＭＰ ， ４ ９ ａ 故 只需对 转子 叶片进 行 有 限元分 析 ． ５ＭＰ ，
器选材 制造 的前提 ； 同时 ， 液在工 作腔 流道 中 油
的 流 动 是 粘 性 、 可 压 缩 的 三 维 不 稳 定 的 复 杂 流 不
图 １ 液 力缓 速器 结 构 简 图
基于ANSYS的压气机叶轮振动特性有限元仿真分析
基于ANSYS的压气机叶轮振动特性有限元仿真分析黄新忠;赵俊生【摘要】车用涡轮增压器的压气机叶轮常常因为振动而导致破坏,对压气机叶轮进行模态分析是避免叶轮与激振频率发生共振的常用手段,能有效避免因发生共振而导致的叶轮破坏问题.利用AN-SYS软件,采用子结构分析方法对压气机叶轮的中低阶固有频率进行了数值仿真计算,获得了不同转速和不同节径时的频率,并根据计算结果绘制了Campbell图,找出了与压气机叶轮固有频率产生共振的转速,为压气机叶轮的优化设计提供了依据,同时说明采用子结构分析的方法可以较精确地获得整体模型的低阶固有频率解.%The compressor impeller of the automotive turbocharger is often damaged by the vibration, while model analysis for the compressor impeller is a kind of common means to avoid resonance between the impeller and natural frequency,which can effectively avoid the damage caused by the resonance.Based on the software of ANSYS,the mid and low order nature frequency was simulated and calculated by the method of substructure,and the frequency of different speed and different nodal diameter were obtained.In addition, Campbell chart was drawn according to the results to find the resonance speed of the compressor impeller, which provided reference for optimal design of the compressor impellerAt the same time,the method of substructure was proved to be able to obtain accurately the low order natural frequency of whole model.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2012(000)002【总页数】3页(P12-14)【关键词】压气机叶轮;振动特性;模态分析;子结构【作者】黄新忠;赵俊生【作者单位】中北大学机械工程与自动化学院,太原030051;中北大学机械工程与自动化学院,太原030051【正文语种】中文【中图分类】TH16;TK421.81 引言随着人们对内燃机强化要求的不断提高，涡轮增压已被公认为内燃机技术的主要发展方向之一。
基于ANSYSCFX的汽轮机叶片气动性能优化模拟研究
Байду номын сангаас
数越高， 后加 载 特性越 明显． 王 定标 等 利 用 Ａ Ｎ ．
Ｓ Ｙ Ｓ Ｗｏ ｒ ｋ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ软 件 对 汽轮 机 流量 性 能进 行 了分
第３ ８ 卷 第 ４期
Ｖｏ １ ． ３ ８ ＮＯ ．４
文章编号 ： １ ６ ７ １ — ６ ８ ３ ３ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ４— ０ ０ ０ １ —０ ６
基于 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ Ｃ Ｆ Ｘ的 汽 轮 机 叶 片 气 动 性 能 优 化 模 拟 研 究
周 俊 杰 ，王 璞 ，周 金 方
１ 数 值 模 拟
Ｃ Ｆ Ｘ软 件是 基 于有 限体 积 法 ， 具 有 精 确 的 计
算结果 和丰富的物理模型 ， 例如化学反应 、 多 相
嘴 组进行 了气 动性 能 优 化 ． 王 喜 华 等 采用 商 业
Ｃ Ｆ Ｄ软件 Ｎ ｕ ｍｅ ｃ ａ分 析 技 术 ， 分 析 了不 同 相 对 叶
轮机效率．
关 键 词 ：汽轮 机 ； 叶片 ； Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ Ｃ Ｆ Ｘ； 数值模拟 ； 气 动 性 能 中图 分 类 号 ： Ｔ Ｋ ２ ６ 文献标志码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： ｔ ０ ． １ ３ ７ ０ ５ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ １ —６ ８ ３ ３ ． ２ ０ １ ７ ． ０ １ ． ０ ０ ８
机 械能驱 动发 电机 发 电． 近年 来 ， 为了满 足更 为苛 刻 的高参 数化 （ 高压 、 高功率、 高温 等 ） ， 工况 变 更 范 围更宽 和空 间结 构 更 紧 凑 等 的需 求 ， 汽轮 机 通 流部 分蒸 汽 的流 动也 变 得 更 为 复杂 ． 为 了探 求 改 善 流动 ， 降低 叶栅损 失和提 高效 率等新 方 法 ， 国内
基于ANSYS Workbench的压缩机叶轮模态分析
基于ANSYS Workbench的压缩机叶轮模态分析尹君驰;李新;贾明印【摘要】叶轮是压缩机的重要零部件，它对压缩机的动态特性有很大的影响。
对某型压缩机的叶轮系统使用Pro/E5.0建立简化模型，并使用ANSYS Workbench 有限元分析软件，对叶轮系统进行模态分析，查看叶轮固有频率并分析计算其前10阶非零振型，为压缩机叶轮系统的优化设计和动力学分析提供依据。
%As one of the key parts in compressor, impeller system can influence the dynamic characteristics of the system greatly. By using the simplified model of the impeller system built by Pro/E5.0 software, the modal parameters were calculated with finite element software ANSYS workbench. And the foregoing ten non-zero model shape of the compressor impeller system was also analyzed and calculated,which can provide a basis for the optimization design and dynamics analysis of compressor impeller system.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2013(000)007【总页数】3页(P1026-1028)【关键词】离心压缩机;叶轮;模态分析;ANSYS Workbench【作者】尹君驰;李新;贾明印【作者单位】新疆工程学院机械工程系，新疆乌鲁木齐830091;新疆工程学院机械工程系，新疆乌鲁木齐830091;新疆工程学院机械工程系，新疆乌鲁木齐830091【正文语种】中文【中图分类】TQ051叶轮是离心压缩机转子的核心部件，它结构复杂，工作稳定性要求高。
利用ANSYS和坎贝尔图对燃气轮机压气机转子模态及临界转速的分析计算
ＣＡＤ／ＣＡＥ／ＣＡＰＰ／ＣＡＭ现代制造工程（ＭｏｄｅｍＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）２０１２年第４期利用ＡＮＳＹＳ和坎贝尔图对燃气轮机压气机转子模态及临界转速的分析计算龚建政，钟芳明，贺星，汤华涛（海军工程大学船舶与动力学院，武汉４３００３３）摘要：建立了某型燃气轮机低压压气机转子的几何模型，使用可计算陀螺效应的体单元建立了转子的有限元模型。
利用数值仿真软件求解转子的前８阶模态，并基于其高速旋转结构模态分析功能画出了特征频率随转速的变化曲线即坎贝尔图。
计算得到了一阶临界转速，并就支承刚度对其影响进行了研究。
计算结果表明：转子的设计具有良好的结构刚度；设计中需要对压气机转子第４级轮盘附近转鼓的强度给予一定的重视；转子系统临界转速安全系数合理；支承刚度的改变对临界转速的影响处于非敏感区，有利于转子的稳定运行。
关键词：燃气轮机；压气机转子；有限元；模态分析；坎贝尔图；临界转速中图分类号：ＴＫ４７文献标志码：Ａ文章编号：１６７１－－３１３３（２０１２）０４—００７３—０５Ｍｏｄｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃｒｉｔｉｃａｌｓｐｅｅｄｃａｌｃｕｉａｔｉｏｎｒｏｔｏｒｏｎａｌｏｗ．ｐｒｅｓｓｕｒｅｏｎｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ（ＣｏｌｌｅｇｅｒｏｔｏｒａｒｅｏｆｍａｒｉｎｅｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｂａｓｅｄＭａｒｉｎｅＰｏｗｅｒ，ＮａｖａｌＵｎｉｖ．ｏｆａＡＮＳＹＳＧｏｎｇＪｉａｎｚｈｅｎｇ，ＺｈｏｎｇＦａｎｇｍｉｎｇ，ＨｅＸｉｎｇ，ＴａｎｇＨｕａｔａｏｏｆＮａｖａｌＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ４３００３３，Ｃｈｉｎａ）ａＡｂｓｔｒａｃｔ：Ａｆｕｌｌ—ｓｃａｌｅｍｏｃｋ－ｕｐａｎｄｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｆｏｒｌｏｗｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｒｏｔｏｒｏｆｏｎｇａｓ－ｔｕｒｂｉｎｅａ托ｂｕｉｌｔ．Ｆｉｒｓｔｅｉｓｈｔ８ｐｌｅｅｄｍｏｄｅｓｏｆｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ｃｕｒｖｅｓｏｆｅｉｇｅｎｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓａｒｅｄｒａｗｎｂａｓｅｄｍｏｄｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｈｉｓｈｒｏｔａｔｉｏｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｎｄｃａｍｐｅｌｌｇｏｏｄｉｎｒｉ－ｄｉａｇｒａｍｉｓｇｉｖｅｎ．Ｃｒｉｔｉｃａｌｓｐｅｅｄｉｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｎｄｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｂｅ撕ｎｇａ弛ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈｅｒｏｔｏｒｉｓｇｉｄｉｔｙ．Ｓｐｅｃｉａｌａｔｔｅｎｔｉｏｎｓｈｏｕｌｄｂｅｐａｉｄｉｎｔｏｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｒｏｔｏｒａｄｊａｃｅｎｔｔｏｔｈｅ４ｔｈｓｔａｇｅｏｆｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒ．Ｔｈｅｓａｆｅｔｙｆａｃｔｏｒｏｆｃｒｉｔｉ・ｔＯｃａｌｓｐｅｅｄｉｓ１．７２ａｎｄｉｓｎｏｔｓｅｎｓｉｔｉｖｅｓｕｐｐｏＲｓｔｉｆｆｎｅｓｓ．ａｎａｌｙｓｉｓ；ｃａｍｐｅｉｌｄｉａｇｒａｍ；ｃｒｉｔｉｃａｌｓｐｅｅｄＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｇａｓ・ｔｕｒｂｉｎｅ；ｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｒｏｔｏｒ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ；ｍｏｄｅ机械振动产生破坏主要因共振引起，各阶固有频率和振型是结构承受动力荷载的重要设计参数…。
基于ANSYS的汽轮发电机定子端部绕组模态分析
下层线圈连成一 体的连接 结构 。图 １ 是 某汽轮 发 电机 定子端
部 绕组 的物 理 模 型 。
２ ＿ ２ 基于 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ的 实测 结 果 和 试 验 结 果 的 比较 图 ４显示 的是 采 用 试 验 法 （ 锤击法 ） 测 量 得 到 的 汽 轮 发 电
本文利用 Ｐ Ｒ Ｏ／ Ｅ建立某大型汽轮发 电机定子端 部绕组的 物理模型 ， 将模型导入到 Ａ ＮＳ Ｙ ｓ中后划分网格 ， 建立精密的有
限元 模 型 ， 在此 基 础 上 ， 对 定 子 端 部 绕 组 的 模 态 进 行 了数 值 模
拟， 并与试 验结果对 比， 基本 吻合 ， 为该 定子端部结构 的进一步
霎 主 坌 堑 ｓ ｎ ｅ ｊ ・ ｖ ｕ Ｆ ｅ ｎ ×
基 于 ＡＮＳ ＹＳ的汽 轮 发 电机 定子 端 部 绕 组模 态 分析
吴 疆 王会 桥。
（ １ ． 华北 电力大 学 （ 保定 ） 机 械工程 系 ， 河 北 保定 ０ ７ １ ０ ０ ３ ； ２ ． 山东 电力集 团公 司菏泽 供 电公司 ， 山东 菏 泽 ２ ７ ４ ０ ０ ０ ） 摘 要： 针对 某大 型汽轮 发 电机 定子 端部绕 组 ， 利用 Ｐ Ｒ Ｏ ／ Ｅ建立 复杂结 构 的物理模 型 ， 将建 立好 的模 型 导人 到 ＡＮ Ｓ Ｙ Ｓ中 ， 建 立数 值
质量不平衡 、 转轴不 对称 、 联轴器松 动、 结 构刚度 不足 、 结构共
振、 冷却通道阻塞 、 叶轮松动等 ， 其 中几种常见 的故障发生率 占
了总 数 的 ９ ５ 以上 ， 而 这 里 面 又 以汽 轮 发 电 机 结 构共 振 引 起 的 事故最为显著。 众所周知， 汽 轮 发 电机 在 稳 态 运 行 过 程 中会 受 到 电磁 力 的
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摘要：为分析汽轮机叶片振动特性，建立某型汽轮机叶片的实体模型，利用ＡＮＳＹＳ结构分析模块进行
模态分析，得到叶片的前六阶固有频率和相应的振型，进行模态扩展分析，得到各阶应力，为该叶片的设计优
化和振动安全性检验提供数值依据。
关键词：汽轮机叶片；有限元；模态分析
中图分类号：Ｕ６６４．１１３；ＴＰ３９
文献标志码：Ａ
Ｅ４３王永旗，夏毅锐，李艳坤，等．涡轮叶片的ＵＧ建模和 Ｐａｔｒａｎ／Ｎａｓｔｒａｎ有限元应力分析ＥＪ］．海军航空工程 学院学报，２００７，２２（６）：６１０－６１４．
Ｅ５３张朝晖．ＡＮＳＹＳｌｌ．０结构分析工程应用实例解析 ［Ｍ］．２版．北京：机械工业出版社，２００８．
Ｅ６－１李翔鹏．Ｐ（）Ｒ／ＥＮＧＩＮＥＥＲ Ｗｉｌｄｆｉｒｅ ３．０基础实例 ［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，２００６．
ｔｕｒｂｉｎｅ ｂｌａｄｅ，
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｔｅａｍ ｔｕｒｂｉｎｅ ｂｌａｄｅ；ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ；ｍｏｄａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ
（上接第９５页）
Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ Ｓａｆｅｔｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｈｅａｒｔｈ ｏｆ Ｗａｒｓｈｉｐ
Ｂｏｉｌｅｒ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｂａｙｅｓｉａｎ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ
第３ห้องสมุดไป่ตู้卷第５期 ２０１０年１０月
船海工程 ＳＨＩＰ＆ＯＣＥＡＮ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ
ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１—７９５３．２０１０．０５．０２７
Ｖ０１．３９ Ｎｏ．５ Ｏｃｔ．２０１０
基于ＡＮＳＹＳ的汽轮机扭曲叶片模态分析
孙吉宏。杨自春 （海军工程大学动力工程系，武汉４３００３３）
船海工程 SHIP & OCEAN ENGINEERING 2010,39(5)
参考文献(7条)
1.章巧芳;盛颂恩 汽轮机末级扭叶片振动特性分析[期刊论文]-汽轮机技术 2005(04) 2.蒋海涛;刘仁志;周春良 预应力条件下涡轮叶片模态分析[期刊论文]-汽轮机技术 2008(03) 3.赵卫强;鲁墨武;赵永健 基于UG的航空发动机涡轮叶片模态分析[期刊论文]-机械设计与制造 2007(09) 4.王永旗;夏毅锐;李艳坤 涡轮叶片的UG建模和Patran/Nastran有限元应力分析[期刊论文]-海军航空工程学院学报
阶（节点自由度数目）方阵，因此式（４）是关于叫ｉ 的，ｚ次方程，可求得咒个固有频率。∞ｉ为广义特 征值，可由瑞雷商法求解。从而得到固有频率：
ｆ，－券
（５）
式中：．ｆ——第ｉ阶同有频率。 １．２汽轮机叶片实体模型的建立
该叶片为某型舰用汽轮机高压缸体第八级叶 片，叶身为扭转型曲面，叶根为枞树形榫头，使用大 型通用ＣＡＤ／ＣＡＭ软件ＰＲ０／Ｅ建立叶片实体模 型‘＂］，建立叶身时，根据制造数据，选定几个沿叶片 长度方向的截面，将各截面点的数据输入，通过样条 曲线生成曲线，保存为．ｉｇＳ格式，通过软件中扫描混 合功能，将生成的曲线连接生成叶身，叶根通过建立 曲面拉伸牛成。完成建模后无需任何数据转换，与 ＡＮＳＹＳ软件直接实现无缝连接，即不用保存后导 人，直接点击ＰＲ０／Ｅ中ＡＮＳＹＳ软件相连接的按 钮，即可直接将模型倒人到ＡＮＳＹＳ中。 １．３汽轮机叶片的材料属性
的固有振动频率和振型，对于无阻尼和外部激励 的振动，动力学问题的有限元法基本方程用矩阵
表达如下［５］：
ＭＨ－ｋ－Ｋｕ＝Ｏ
（１）
式中：Ｍ—一质量矩阵； Ｋ二一结构刚度矩阵； Ｈ——位移； 五——加速度。
任何弹性体的自由振动都可以分解为一系列 简谐振动的叠加，设式（１）的简谐振动解为：
收稿日期：２００９一１０一１１ 修回日期：２００９－１２—１７ 作者简介：孙吉宏（１９８１一），男。博士生。 研究方向：舰用动力与热力系统的科学管理 Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｕｎｊｉｈｏｎ９２００２１３０４＠１６３．ｃｏｒｎ
（３）
式（３）等效结果，或者９ｉ一０，或者一叫，Ｍ＋Ｋ一０，
由于前者毫无意义，所以式（３）的结果为：
Ｋ一叫朋一Ｏ
（４）
ＡＮＳＹＳ结构模态分析模块［５］进行模态分析。
由于结构刚度矩阵Ｋ和质量矩阵Ｍ均为咒
１ 汽轮机叶片有限元模型的建立
１．１ 汽轮机叶片模态分析的有限元模型
ＡＮＳＹＳ模态分析主要用于确定结构或部件
ｃｉｅｓ ａｎｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｌａｄｅ ｗｅｒｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ｔｈｅ ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ａｓ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｄｅ—
ｓｔｅａｍ ｓｉｇｎ ａｎｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｓａｆｅｎｅｓｓ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ
２计算结果及振动特性分析
２．１模态分析结果 ＡＮＳＹＳ结构分析模块后处理能力强大，可
输出分析结果及报告和节点位移、应力、应变等各 种云图等。表１显示了该涡轮叶片前六阶固有频 率与振型分析。
表１ 某型汽轮机高压缸体第八级叶片固有模态
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万方数据
第５期
船海工程
第３９卷
图６第六阶振型图
图７第六阶应力图 ２．２叶片振动特性分析
ＣＨＵ Ｚｈｕ－ｌｉ．ＹＡＮＧ Ｚｉ－ｃｈｕｎ
（Ｓｃｂｏｏｌ ｏｆ Ｎａｖａｌ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｐｏｗａｒ，Ｎａｖａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ ４３００３３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ｔｈｅ ｌｏｓｔ ｏｆ ｉｎｓｕｌａｔｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｓ ａ ｃａｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｅａｒｔｈ ｏｆ ｓｈｉｐ ｂｏｉｌｅｒ，ｔｈｅ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｓａｆｅｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ
ｓｔｅａｍ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｅｎｔｉｔｙ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ａ ｓｔｅａｍ ｔｕｒｂｉｎｅ ｂｌａｄｅ ｗａｓ ｂｕｉｌｔ．Ｔｈｅ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ
ｔｕｒｂｉｎｅ
ｂｌａｄｅ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｂｌｏｃｋ ｉｎ Ａｎｓｙｓ．Ｔｈｅ ｆｏｒｍｅｒ ｓｉｘ ｏｒｄｅｒｓ ｏｆ ｎａｔｕｒａｌ ｆｒｅｑｕｅｎ—
参考文献
Ｅ１］章巧芳，盛颂恩．汽轮机末级扭叶片振动特性分析 ＥＪｌ．汽轮机技术，２００５，４７（４）：２７３－２７５．
Ｅ２３蒋海涛，刘仁志，周春良．预应力条件下涡轮叶片模 态分析ＥＪｌ．汽轮机技术，２００８，５０（３）：１９７－２００．
Ｅ３］赵卫强，鲁墨武，赵永健，等．基于ＵＧ的航空发动机涡 轮叶片模态分析［Ｊ］．机械设计与制造，２００７（９）：７６－７７．
由图２～７图示振型图及其他振型图分析知， 第一阶振型为一阶周向弯曲振动，第二阶振型为 一阶轴向弯曲振动，第三～六阶振型分别为一阶
扭转振动、二阶轴向弯曲振动、二阶扭转振动和二 阶轴向弯曲振动。
３结论
用仿真形式分析叶片的振动特性具有一定的 精确性、有效性和可靠性。并且该方法还可以分 析显示其高阶振型，这一点是实验与解析分析无 法达到的。研究为工程界提供了一种快速有效的 计算叶片振动特性的方法，可为进一步研究该叶 片的设计优化和振动安全性检验提供数值依据。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｅａｒｔｈ ｏｆ ｓｈｉｐ ｂｏｉｌｅｒ；ｂａｙｅｓｉａｎ ｎｅｔｗｏｒｋｓ；ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｓａｆｅｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｏｂｊｅｃｔ－ｏｒｉｅｎｔｅｄ
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万方数据
基于ANSYS的汽轮机扭曲叶片模态分析
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
孙吉宏， 杨自春， SUN Ji-hong， YANG Zi-chun 海军工程大学,动力工程系,武汉,430033
ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ＦＴＡ ｔＯ Ｂａｙｅｓｉａｎ ｎｅｔｗｏｒｋｓ．Ｔｈｉｓ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｂｒｏｋｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔ ｏｆ ｄｕａｌｉｔｙ ｉｎ
ｔｈｅ盯Ａ ａｍｏｎｇ ｔｈｅｏｒｙ，ｗｉｔｈ ｍｕｌｔｉ－ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｅｖｅｒｙ ｎｏｄｅ，Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ。ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏｏｋ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ
叶片材料２Ｇｒｌ３，弹性模量２０６ ＧＰａ，泊松比
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万方数据
基于ＡＮＳＹＳ的汽轮机扭曲叶片模态分析——孙吉宏，杨自春
为０．３，密度７．７５ ｇ／ｃｍ３。 １．４模型单元类型的选取与网格划分
在ＡＮＳＹＳ结构模态分析模块中选取１０节 点四面体单元，使用智能网格划分，根据实际需 求，只计算前六阶振型，网格划分结果：节点总数 为４４ ６４４，单元总数为２７ ９２９，经过ＡＮＳＹＳ内部 网格质量检查，符合计算要求。网格划分见图１。
叫；——第ｉ阶固有频率值； ￡——时间。
制过程中进行振动固有特性分析，分析叶片的固 有频率、振型及振动应力分布，过去解析分析大多 局限于一阶振动分析，而利用有限元可突破过去 的限制，简便省时。使用ＰＲＯ／Ｅ模块建立某型 航空发动机第八级长叶片的三维模型，并使用
将式（２）代入式（１）得：
（一叫朋＋Ｋ）仍一Ｏ
图２～７显示了选取的第一、四和六阶振型图 及与其对应的应力图。
图１某型汽轮机高压缸体第八级叶片有限元模型 １．５边界条件和求解方法
在以往的叶片振动特性有限元计算中，曾忽略 叶根部分，约束叶型底部节点自由度或在叶根部位 选取振动截面。这些做法与实际叶根的约束状况 存在差异，难以得到准确结果。现根据叶根的实际 约束，在Ｔ型叶根前后表面采用周向约束，与轮缘 接触处的左右表面采用轴向约束，与轮缘接触处的 径向表面采用径向约束。在ＡＮＳＹＳ软件中，选取 模态分析中的子空间，主自由度由程序自动选择， 进行模态分析和模态扩展分析，得到了该叶片前六 阶的自振频率和振型及各振型下的应力。