涡轮增压器叶轮超速预过载处理技术的研究(2)——超速预过载叶轮最佳超速转速研究

利用弹性及弹塑性有限元法分析了某一尺寸的叶轮超速转速与塑性变形区面积及最大应力之间的关系 ,以及超速转速与超速预过载处理后内孔最大残余变形量之间的关系 ,判定出超速预过载处理后的叶轮在工作状态下的应力大小及分布情况。总结了叶轮最佳超速转速的确定方法 ,以确定经有限元分析的实际叶轮的最佳超速转速。现场应用表明 ,所采用的叶轮最佳超速转速的确定方法是正确的。     

叶轮超速残余变形场的理论计算

从旋转圆盘的理论分析出发，对增压器压气机叶轮做了一系列的简化与假设，得到叶轮在弹塑性状态时的应力场，位移场及残余变形场的理论解，为叶轮的超速加工及套装工艺规程提供了定量的依据。     

汽轮机套装叶轮接触问题的有限元分析

提出了一种利用接触单元处理汽轮机中叶轮与轴的过盈配合问题,并运用有限元分析软件ANSYS进行分析,该方法为精确分析接触面间的过盈量及叶轮、轴的应力分布情况提供了有效手段。     

增压器压气机叶轮低周疲劳强度有限元计算分析

作为涡轮增压器的核心零件，压气机叶轮主要失效模式是低周疲劳破坏。为了获得某新设计压气机叶轮的低周疲劳极限强度，确定叶轮低周疲劳试验转速，应用ANSYS有限元软件，主要考虑离心应力，采用周期循环模型、选用20节点等参单元计算方法、对该叶轮进行了强度计算和分析-得到了该叶轮的应力-转速曲线，为叶轮低周疲劳试验提供了理论依据。     

超速叶轮残余变形分析

将柴油机涡轮增压器叶轮简化为一个均质、等厚、变密度的旋转圆盘,按轴对称平面应力弹塑性分析方法计算了国产某型增压器叶轮在３００００ｒ／ｍｉｎ超速预加载后的残余应变场和轮内塑性区尺寸;又用电阻应变测量法测得超速叶轮的实际应变。两种方法得到的残余应变的分布规律和数值都十分吻合,表明了超速工艺在叶轮制造中的必要性,也为叶轮的设计和加工提供了可信的数据。     

涡轮增压器整体式压气机叶轮超速处理剖析

国外公司在其系列增压器中开始采用整体式压气要叶轮。本文论述了对整体式压气机叶轮经超速试验后的应力分布进行计算的塑性有限元法，及确定叶轮最佳超速转速、预应力处理的效果的方法。本文还就叶轮在超速试验过程中的塑性变形情况，介绍了适用于整体式叶轮超速试验的一种弹簧压紧工装，并论述了此工装的优点。     

整体式向心叶轮模态的有限元分析

应用ANSYS有限元软件对一个小型燃气轮机向心涡轮的叶轮模态进行了数值分析。建立了有限元形式叶轮的动力学方程，对方程中非线性的初应力刚度矩阵与离心刚度矩阵采用了线性化简化，应用block-lanzos法求解动力学方程的特征值问题，得到了该叶轮的前25阶模态。此外还基于旋转梁的动力学方程，建立叶轮的简化的动力学方程以说明叶轮基本的振动特性。这些特性在数值分析结果中得到了验证。结果表明：由于旋转柔化效应，当叶轮转速上升时，在某一个转速前，各阶频率有不同程度下降，尤其是一阶弯振频率，过了这个转速一阶弯振频率有个突然的阶越。整体式叶轮振动形式主要是叶轮的弯扭振动。     

离心压气机叶轮边缘断裂有限元分析

针对涡轮增压器离心压气机叶轮轮盘边缘断裂故障,建立压气机三维模型,进行有限元强度分析和有限元模态分析,得到压气机叶轮的应力分布、固有频率和模态,并绘制了叶轮振动的Campbell图。有限元计算结果分析表明:材料强度不是造成叶轮轮盘边缘断裂的原因,叶轮在61 550r/min转速附近工作会和叶片旋转产生的气动激振力发生共振,导致叶轮轮盘边缘断裂。对叶轮几何参数进行了优化,优化后叶轮轮盘边缘断裂故障得到了解决。     

径流式叶轮周期性有限元强度振动数值研究

径流式叶轮是向心透平、离心压缩机和离心泵等旋转机械的重要部件,在工作状态下承受着巨大的离心力,其安全可靠性至关重要。以某向心透平叶轮为研究对象,基于周期循环对称叶轮强度振动有限元分析理论,建立了向心透平叶轮周期循环对称数值计算模型,分析获得了其在工作转速状态下的变形、应力、固有频率及振型,计算结果表明:向心透平叶轮的最大等效应力为113MPa,位于叶轮本体内环表面靠近进口处,该值远小于材料的屈服极限,说明叶轮满足强度要求;进一步将计算结果与整圈模型计算结果进行对比,不仅验证了周期循环对称模型计算结果的可靠性,还说明采用周期对称模型对径流式叶轮进行强度和振动分析可以在保证计算精度的前提下极大地提高计算效率。     

车用涡轮增压器压气机叶轮强度计算与分析

通过对车用增压器压气机叶轮内应力特点的分析,确定了叶轮强度的计算方法,介绍了利用有限元分析软件对叶轮内部应力进行分析的过程,并就强度分析中的关键步骤和技术难点进行了讨论。通过有限元计算结果分析,找到了车用增压器压气机叶轮应力集中的位置,研究了如何利用几何参数的修改来减小集中应力。计算并讨论了叶片气动载荷和温度场对压气机叶轮应力的影响,建立了车用增压器压气机叶轮强度分析的过程和方法。     

燃气透平向心叶轮模态分析

应用有限元软件对一个小型燃气轮机向心涡轮的叶轮模态进行了数值分析。建立了有限元形式叶轮的动力学方程,对方程中非线性的初应力刚度矩阵与离心刚度矩阵采用了线性化简化,应用Block—Lanzos法求解动力学方程的特征值问题,得到了该叶轮的前7阶模态。此外还基于旋转梁的动力学方程,建立叶轮的简化的动力学方程以说明叶轮基本的振动特性。这些特性在数值分析结果中得到了验证。结果表明:由于旋转柔化效应,当叶轮转速上升时,在某一个转速前,各阶频率有不同程度下降,尤其是一阶弯振频率,过了这个转速一阶弯振频率有个突然的阶越。     

整体式向心叶轮模态的有限元分析

应用ANSYS有限元软件对一个小型燃气轮机向心涡轮的叶轮模态进行了数值分析。建立了有限元形式叶轮的动力学方程,对方程中非线性的初应力刚度矩阵与离心刚度矩阵采用了线性化简化,应用Block—Lanzos法求解动力学方程的特征值问题,得到了该叶轮的前25阶模态。此外还基于旋转梁的动力学方程,建立叶轮的简化的动力学方程以说明叶轮基本的振动特性。这些特性在数值分析结果中得到了验证。结果表明：由于旋转柔化效应,当叶轮转速上升时,在某一个转速前,各阶频率有不同程度下降,尤其是一阶弯振频率,过了这个转速一阶弯振频率有个突然的阶越。整体式叶轮振动形式主要是叶轮的弯扭振动。     

汽轮机套装叶轮接触问题的三维有限元分析

运用有限元分析软件SAMCEF,对某型号汽轮机套装叶轮与轴的过盈配合问题作三维模型计算分析,计算中采用接触单元处理过盈配合边界,得到了转子位移和应力分布,并对原来的过盈量设计进行了优化改进,在保证安全性的前提下减小了轮盘的接触应力。     

J92废气涡轮增压器涡轮叶轮减重优化分析

以涡轮增压器J92涡轮叶轮为研究对象,在不改变涡轮叶轮叶型的基础上,利用有限元分析软件ANSYS,对涡轮轮毂结构进行了优化。考虑了铸造工艺等因素,确定优化涡轮轮背结构。在减少涡轮叶轮重量的同时,提高转子的快速响应性。强度校核及寿命分析表明,结果满足使用要求。     

车用涡轮增压器压气机叶轮振动特性分析

利用CAD软件对增压器的压气机叶轮进行了三维实体造型,并运用有限元分析软件I-DEAS对叶轮进行振动特性分析,得到了叶轮在不同转速下的固有频率值及相应振型,通过Matlab软件绘制Camp-bell图,找到了叶轮容易发生共振时的转速和激振频率.从而为该增压器叶轮的优化设计提供依据.     

EC_301旋转叶轮整体结构应力分析

通过对闭式离心叶轮ＥＣ—３０１的整体结构三维应力分析．提出了一种用温度处理过盈配合．用通用有限元分析程序对旋转叶轮进行整体结构应力分析的新方法。同时给出了确定叶轮与轴之间适宜过盈量和判断松脱的方法．     

压气机叶轮强度三维有限元计算分析

本文用三维有限元计算方法对某增压器压气机叶轮进行强度分析,计算了叶轮的应力和变形,并提出了提高叶轮结构强度的方法．     

压气机套装叶轮的三维接触非线性有限元分析

增压器压气机叶轮、轴套和轴采用过盈配合技术联成一体，这是典型的三维多体接触问题。本文以某柴油机涡轮增压器的压气机为例，采用有限元参数二次规划法，并结合多重子结构技术分析求解叶轮与轴套、轴套与轴的三维弹塑性有摩擦接触问题，针对不同的过盈量、摩擦系数和转速进行了大量计算，获得了叶轮、轴套与轴之间接触应力的相应分布规律。分析表明：随着叶轮与轴套间过盈量的增大，轴套的外表面与内表面的接触应力是线性增大的，而且内表面的接触应力增加较为迅速，这对于确定合理过盈量和改进设计具有参考意义。     

大型风力发电机组柔体叶轮动力学分析

选取叶轮系统为研究对象,通过ANSYS分析获得关键部件的模态中性文件(MNF);在ADAMS中建立叶轮多柔体分析模型,经过对叶轮模型风载荷的分析、简化、加载、动力学仿真分析等,获得各种更真实、更准确的柔体叶轮的动力学参数,为后续大型风力发电机组关键部件的设计、分析、优化提供可靠的载荷依据,从而探索了一种对大型风力发电机组进行多柔体动力学分析研究的新思路,进而设计出高性能的大型风力发电机组。     

三维接触有限元分析在汽轮机设计中的应用

针对汽轮机中叶片与叶轮的复杂接触问题,尝试用ANSYS中的接触单元对其接触强度进行详尽的分析,并将分析结果与过去常规的有限元分析方法进行比较,讨论引起两种计算结果不一致的原因,提出用有限元分析时应注意的一些问题。该三维接触有限元分析方法也可用于其它机械产品的接触强度分析,为机械产品单个零件的强度分析进展到装配体的强度分析提供参考。