本文關(guān)鍵詞：大型離心壓縮機(jī)葉輪疲勞分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：大型離心壓縮機(jī)是一種重要的工業(yè)裝備,科技含量高、開發(fā)難度大、應(yīng)用廣泛,是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需的核心裝備之一。葉輪是離心壓縮機(jī)的核心部件,其可靠性對(duì)離心壓縮機(jī)性能的穩(wěn)定性有著重要的影響,研究葉輪的結(jié)構(gòu)完整性及其疲勞問題,有著重要的工程應(yīng)用價(jià)值。 本文闡述了結(jié)構(gòu)完整性的基本概念以及葉輪結(jié)構(gòu)完整性的故障樹分析方法。探討了葉輪疲勞失效分析方法。 利用葉輪非定常整體模型CFD計(jì)算結(jié)果,求出葉輪葉片表面靜壓；基于ANSYS軟件模擬葉輪的超速預(yù)加載過程,探討葉輪氣動(dòng)靜壓對(duì)葉輪靜應(yīng)力的影響,較為準(zhǔn)確地預(yù)估葉輪工作中靜應(yīng)力大小及其分布。闡述了葉輪共振特點(diǎn),深入探討了葉輪尾流激振共振機(jī)理,并對(duì)尾流激振共振校核準(zhǔn)則進(jìn)行比較,利用SAFE圖校核葉輪共振,指出可能發(fā)生共振的葉輪模態(tài)。 通過對(duì)整體葉輪冬季工況的非定常CFD計(jì)算結(jié)果進(jìn)行快速傅里葉變換(FFT),研究葉輪氣動(dòng)載荷的頻率、幅值、相位特性。發(fā)現(xiàn)葉輪在正常工況下氣動(dòng)載荷的頻率主要為通過頻率,通過頻率載荷壓力主要集中在葉輪入口處；通過頻率載荷的相位分布很復(fù)雜,葉片的不同位置普遍存在相位差,但相鄰葉片相位差相差為一定值,其大小與葉輪葉片個(gè)數(shù)以及前導(dǎo)葉個(gè)數(shù)有關(guān)。 闡述了葉輪動(dòng)應(yīng)力計(jì)算理論及其方法,對(duì)影響葉輪動(dòng)應(yīng)力的因素進(jìn)行總結(jié)。通過對(duì)比葉輪尾流激振簡化載荷模型與完全載荷模型對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響,研究了氣動(dòng)載荷特性對(duì)葉輪動(dòng)應(yīng)力的影響。利用充分考慮相位差與載荷幅值分布的完全載荷模型和工程計(jì)算方法對(duì)葉輪進(jìn)行動(dòng)應(yīng)力計(jì)算,得到葉輪的動(dòng)應(yīng)力大小及其分布。 通過對(duì)葉輪靜應(yīng)力與動(dòng)應(yīng)力計(jì)算結(jié)果進(jìn)行組合,對(duì)冬季工況下工作的葉輪進(jìn)行疲勞壽命預(yù)估,分析影響葉輪疲勞壽命的因素。
【關(guān)鍵詞】：葉輪 疲勞失效 動(dòng)應(yīng)力 尾流激振 故障樹
【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】：2013
【分類號(hào)】：TH452;O346.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-10
• 1 緒論10-15
• 1.1 課題研究背景及意義10-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本文的主要工作13-15
• 2 葉輪失效的結(jié)構(gòu)完整性分析15-24
• 2.1 結(jié)構(gòu)完整性概述15-17
• 2.1.1 結(jié)構(gòu)完整性基本概念15-16
• 2.1.2 結(jié)構(gòu)完整性工程分析方法16-17
• 2.2 葉輪失效故障樹分析方法17-20
• 2.3 葉輪疲勞預(yù)估方法20-24
• 2.3.1 葉輪靜應(yīng)力計(jì)算方法21-22
• 2.3.2 葉輪動(dòng)應(yīng)力計(jì)算方法22
• 2.3.3 疲勞計(jì)算方法22-24
• 3 葉輪靜應(yīng)力計(jì)算24-30
• 3.1 葉輪幾何及有限元模型24-25
• 3.2 葉輪靜應(yīng)力分析過程25-26
• 3.3 葉輪靜應(yīng)力計(jì)算結(jié)果26-30
• 3.3.1 葉片表面氣動(dòng)壓力26-27
• 3.3.2 葉輪靜力計(jì)算結(jié)果27-29
• 3.3.3 氣動(dòng)壓力對(duì)葉輪靜應(yīng)力的影響29-30
• 4 葉輪尾流激振下共振校核30-39
• 4.1 葉輪導(dǎo)葉尾跡干涉30-34
• 4.1.1 葉輪尾流激振30-33
• 4.1.2 葉輪尾流激振共振頻率及節(jié)徑分析33-34
• 4.2 葉輪尾流激振下共振校核方法34-35
• 4.2.1 諧調(diào)葉輪振動(dòng)特點(diǎn)34
• 4.2.2 葉輪共振判斷準(zhǔn)則34-35
• 4.3 某離心壓縮機(jī)葉輪共振校核35-39
• 4.3.1 葉輪模態(tài)分析理論35-36
• 4.3.2 葉輪共振校核36-39
• 5 葉輪動(dòng)應(yīng)力計(jì)算39-58
• 5.1 葉輪氣動(dòng)載荷特性分析39-48
• 5.1.1 葉輪氣動(dòng)載荷頻率特性39-44
• 5.1.2 葉輪通過頻率氣動(dòng)壓力分布特性44-46
• 5.1.3 葉輪氣動(dòng)載荷周向分布特性46-48
• 5.2 葉輪動(dòng)應(yīng)力計(jì)算理論48-49
• 5.3 氣動(dòng)載荷特性對(duì)葉輪動(dòng)應(yīng)力的影響49-53
• 5.4 葉輪動(dòng)應(yīng)力預(yù)估53-58
• 5.4.1 完全載荷模型動(dòng)應(yīng)力計(jì)算54-56
• 5.4.2 工程方法動(dòng)應(yīng)力計(jì)算56-58
• 6 葉輪疲勞分析58-77
• 6.1 疲勞概述58-61
• 6.2 影響疲勞壽命的因素61-65
• 6.2.1 平均應(yīng)力的影響61-62
• 6.2.2 載荷形式的影響62
• 6.2.3 結(jié)構(gòu)尺寸影響62-63
• 6.2.4 表面光潔度的影響63
• 6.2.5 表面處理及溫度、環(huán)境的影響63-65
• 6.3 疲勞破壞準(zhǔn)則65-66
• 6.3.1 Plamgren-Miner線性累積損傷理論65
• 6.3.2 Marco-Starkey破壞理論65-66
• 6.3.3 Corten-Dolan破壞理論66
• 6.3.4 小結(jié)66
• 6.4 葉輪疲勞壽命預(yù)估66-72
• 6.4.1 葉輪材料疲勞屬性66-67
• 6.4.2 葉輪疲勞載荷67-69
• 6.4.3 葉輪疲勞計(jì)算及討論69-71
• 6.4.4 小結(jié)71-72
• 6.5 不同工況對(duì)葉輪疲勞壽命的影響72-77
• 6.5.1 超速預(yù)加載對(duì)葉輪疲勞壽命的影響72-73
• 6.5.2 壓縮機(jī)起停對(duì)葉輪疲勞壽命的影響73-75
• 6.5.3 轉(zhuǎn)速波動(dòng)對(duì)葉輪疲勞壽命的影響75-77
• 結(jié)論與展望77-79
• 總結(jié)77
• 展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-82
• 附錄1 氣動(dòng)載荷處理程序(Matlab語言)82-85
• 附錄2 葉輪結(jié)構(gòu)計(jì)算命令流85-93
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況93-94
• 致謝94-95

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：350928