基于LS-DYNA的轉(zhuǎn)子葉片和機(jī)匣碰摩的動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、汽輪機(jī)是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換成為機(jī)械做功的旋轉(zhuǎn)式蒸汽透平動(dòng)力機(jī)械，是現(xiàn)代火力發(fā)電廠中應(yīng)用最廣泛的原動(dòng)機(jī)。汽輪機(jī)是一種集多種高新技術(shù)于一體的高端機(jī)械產(chǎn)品。葉片是汽輪機(jī)中的關(guān)鍵部件之一，也是最精細(xì)、最重要的部件之一。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，電站由于汽輪機(jī)事故強(qiáng)迫停機(jī)率的70％與葉片損壞有關(guān)，葉片事故引起的損失占全部事故的一半以上。因而分析研究轉(zhuǎn)子葉片的固有特性和動(dòng)力學(xué)特性，對(duì)提高汽輪機(jī)的耐久性、可靠性和壽命，避免由葉片事故造成不必要的人身安全和經(jīng)濟(jì)損失是十

2、分必要的，具有重要的工程價(jià)值。
　　本論文主要利用LS-DYNA軟件，以模態(tài)理論、接觸-碰撞數(shù)值計(jì)算理論、隱式-顯式積分算法及大變形動(dòng)力學(xué)數(shù)值計(jì)算方法為理論支撐，對(duì)汽輪機(jī)葉片的固有特性和葉片-機(jī)匣碰摩規(guī)律進(jìn)行了全面的分析研究。
　　首先，考慮葉片旋轉(zhuǎn)軟化和離心剛化的影響，在預(yù)應(yīng)力情況下研究了網(wǎng)格密度在LS-DYNA中對(duì)葉片固有頻率的影響;將LS-DYNA計(jì)算的固有頻率、振型和ANSYS進(jìn)行了對(duì)比，對(duì)LS-DYNA求解固有特性

3、進(jìn)行了正確性驗(yàn)證;計(jì)算了不同轉(zhuǎn)速下葉片的固有頻率，繪制了Campbell圖，通過(guò)Campbell圖得到了共振轉(zhuǎn)速和共振頻率，為進(jìn)一步葉片結(jié)構(gòu)優(yōu)化和振動(dòng)安全評(píng)估提供了理論依據(jù)。
　　其次，研究了葉片-機(jī)匣局部碰摩情況下的轉(zhuǎn)子葉片的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)。建立了葉片-機(jī)匣幾何偏心和橢圓機(jī)匣兩種局部碰摩模型;從碰摩力、動(dòng)應(yīng)力、碰摩后振動(dòng)衰減頻域圖、位移及接觸界面能量變化方面，分析和對(duì)比了兩種模型的碰摩特性。
　　最后，研究了葉片-機(jī)匣整體碰摩