【摘要】： 葉輪是離心壓縮機(jī)中最關(guān)鍵的旋轉(zhuǎn)部件,自身結(jié)構(gòu)、工作條件均十分復(fù)雜,其工作狀態(tài)直接影響到整個(gè)機(jī)組的安全。隨著壓縮機(jī)各種設(shè)計(jì)參數(shù)的不斷提高,葉輪的運(yùn)轉(zhuǎn)條件和自身的力學(xué)特性也變得更為復(fù)雜。對(duì)旋轉(zhuǎn)葉輪進(jìn)行深入的力學(xué)分析,為葉輪設(shè)計(jì)提供依據(jù),確保葉輪運(yùn)行的安全性,對(duì)于研發(fā)具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重大工業(yè)裝備具有重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。 本文對(duì)旋轉(zhuǎn)葉輪的力學(xué)特性進(jìn)行了深入的研究,包括如下兩個(gè)方面: (1)綜合考慮計(jì)算精度、規(guī)模和效率,采用自適應(yīng)有限元方法,對(duì)離心壓縮機(jī)葉輪原始模型與修正模型進(jìn)行了精細(xì)的彈塑性分析。在此基礎(chǔ)上,數(shù)值模擬了超速預(yù)加載工藝過程,分析了超速預(yù)加載工藝過程中葉輪的von Mises應(yīng)力和等效塑性應(yīng)變的演化歷程,通過與無超速預(yù)加載歷史葉輪在正常工作下的應(yīng)力水平做對(duì)比,揭示了超速預(yù)加載工藝的力學(xué)機(jī)理。分析了葉輪關(guān)鍵部位應(yīng)力對(duì)有限元網(wǎng)格的敏感性問題,介紹了如何得到對(duì)網(wǎng)格不敏感的結(jié)構(gòu)熱點(diǎn)應(yīng)力及相應(yīng)的強(qiáng)度判別準(zhǔn)則,進(jìn)而正確使用有限元計(jì)算結(jié)果估計(jì)葉輪疲勞壽命。 (2)提出了將葉輪加載至發(fā)生塑性變形再卸載形成的殘余應(yīng)力作為自平衡應(yīng)力場(chǎng)的方法。根據(jù)極限分析與安定分析的兩個(gè)下限定理,建立了求解極限荷載和安定荷載的數(shù)學(xué)規(guī)劃,并進(jìn)行求解。通過對(duì)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)進(jìn)行安定分析驗(yàn)證了方法的正確性。最后,對(duì)復(fù)雜的葉輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行了安定性分析,得到了葉輪工作時(shí)的安定條件。利用數(shù)學(xué)規(guī)劃列式,我們還進(jìn)一步證明了,如果對(duì)于結(jié)構(gòu)的所有點(diǎn),彈性包絡(luò)都是在荷載乘子取最大(最小)值時(shí)達(dá)到,則結(jié)構(gòu)的極限荷載和安定荷載相等。
【圖文】：

圖2.3叫一輪修正模型Fig.2.3TheimProvedrotatingbladed一diskmodel材料常數(shù)材料為FV52OB一I，彈性模量2.1x10‘’牛頓/平方米，泊松比0.3，

由于葉輪原始模型和修正模型采用的材料相同，因此，在ANSYS軟件彈塑性計(jì)算中均采用多線性各向同性硬化 (isotropiCharding一multilinear)材料模型，材料性能曲線以及性能曲線局部細(xì)節(jié)圖如圖2.6和圖2.7所示。材料性能曲線的d段是人為加入的，目的是防止位移過大導(dǎo)致非線性分析算法崩潰。Hl日 0Tabl侖Pr會(huì)v工e曰，，，{{L乙5}圖2.6材料性能曲線 Fig.2.6MaterialPerformaneecurve圖2.7材料性能曲線0一0.125段細(xì)節(jié)圖 Fig.2.7Detaildiagramofo一 0.125seetionin materialPerformaneeeury(3)位移約束條件軸孔固定約束。2.3.2加載歷史對(duì)于葉輪原始模型與修正模型，作用載荷均為繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)引起的慣性離心力，，葉輪的額定工作轉(zhuǎn)速為523.6rad/S。正常加載歷史如表2.1所示。時(shí)間(s)O表2.1正常加載歷史 2.1Normalloadinghistory…載荷(rad/S)
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TH452

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2670579