拉杆松弛导致预紧失谐组合转子性能退化研究

由结构损伤导致性能退化角度出发,分析拉杆松弛引起的预紧失谐组合转子性能退化特性。利用跨尺度计算方法获得轮盘界面接触刚度并对接触界面等效处理,提出考虑粗糙界面及预紧的组合转子动力学建模方法。在此基础上进行组合转子动力学分析,获得组合转子固有频率随时间变化规律;建立以组合转子频率相对降低量表征其性能退化量的定量评估方法,对退化数据进行处理并描述组合转子退化轨迹,实现拉杆松弛引起的组合转子性能退化定量评估;对初始预紧失谐程度相同的组合转子进行不平衡响应分析,获得预紧失谐组合转子退化特征。结果表明,组合转子性能退化量参数服从指数函数分布,负失谐对组合转子不平衡响应影响较大。     

组合转子解析建模与拉杆蠕变导致的退化研究

以铁木辛柯梁理论为基础建立集中参数解析模型,并以结构局部损伤将引起系统退化为切入点,研究拉杆蠕变松弛引起的组合转子退化特性。考虑拉杆螺栓的应力松弛与接触界面的影响,并对接触界面等效处理,对组合转子进行动力学分析,得到组合转子固有频率随时间的变化规律;通过定义组合转子频率相对降低量作为固有频率特性退化量参数,实现了组合转子退化的定量评估,从理论上得出由拉杆蠕变松弛引起的组合转子固有频率特性退化量随时间的函数曲线。     

拉杆疲劳裂纹导致的组合转子性能退化研究

 组合转子作为燃气轮机等的核心部件,其性能退化机理并不明确,揭示其性能退化机理并有效地进行性能退化评估对燃气轮机等长期安全运行具有重要意义.为此,从结构损伤导致性能退化的角度出发,分析拉杆裂纹引起的组合转子性能退化特性.分别建立了组合转子有限元模型和弯曲、扭转刚度模型,利用有限元模型对拉杆上含初始裂纹的组合转子进行裂纹扩展分析,得到拉杆裂纹扩展速率;利用弯曲和扭转刚度模型分析了不同深度的裂纹对组合转子振动的影响,得到组合转子固有频率随裂纹尺寸的变化规律;并提出了衡量由微裂纹导致的组合转子性能退化的度量指标,实现了拉杆裂纹引起的组合转子性能退化的定量评估.研究表明：随着拉杆裂纹尺寸的增大,裂纹的扩展速率变快;拉杆裂纹的存在对组合转子的弯振影响较大,对扭振影响相对较小.     

预紧失谐对组合转子动力学特性和结构强度的影响

为了深入了解拉杆预紧失谐对组合转子动力学特性的影响,建立考虑界面粗糙度的组合转子预紧失谐模型,研究预紧失谐下组合转子动力学特性.在此基础上,分析拉杆预紧失谐对组合转子结构强度的影响.研究结果表明:与预紧谐调相比,正、负失谐均引起组合转子振动加剧;转速越大、拉杆数目越少、轮盘级数越多,转子不平衡响应越大.拉杆预紧负失谐时转子最大应力与预紧谐调时相当,拉杆预紧正失谐对转子强度影响显著,失谐使得轮盘界面的最大应力增加.     

考虑接触刚度的燃气轮机拉杆转子动力特性研究

基于弹塑性理论对具有粗糙表面的长方微元体进行有限元接触分析,根据受力和变形关系得到了不同载荷作用下的法向和切向界面接触刚度。将微元体界面接触刚度与宏观结构应力分析结果相结合,给出了考虑接触刚度的组合结构动力特性研究方法,分析了压气段轮盘接触刚度对某重型燃气轮机拉杆转子固有振动频率的影响。结果表明,界面接触刚度导致转子固有频率降低,随着接触刚度的增加,其对固有频率的影响逐渐减小。接触刚度对转子各阶固有频率的影响不同,法向刚度对第一阶弯曲频率影响较大,切向刚度对第二阶弯曲频率影响较大。     

拉杆转子扭转振动研究

以往对拉杆转子的研究多以连续整体转子对待,模型精度不高,为此,将拉杆转子非连续界面上的接触效应考虑在内,运用键合图法建立了拉杆转子扭转振动的动力学模型,并对接触面当量扭转刚度的影响因素作了相关分析。结合一实验拉杆转子对其扭转振动进行了理论计算与实测对比,分析了不同预紧力作用下拉杆转子与连续整体转子扭转振动的固有频率,并将预紧力为4000N时拉杆转子与连续转子的模态振型进行了对比。结果表明,该拉杆转子扭振模型不仅具有更高的精度,而且它通过接触面的扭转变形从本质上体现了拉杆转子与连续转子的区别,为今后对拉杆转子的进一步研究奠定了基础。     

频繁启停过程中拉杆微裂纹引起的组合转子性能退化研究

燃气轮机的性能下降很大程度上是由于燃机的核心部件——组合转子的退化导致的,因此,非常有必要重点研究组合转子的性能退化规律.组合转子局部结构的损伤,必将导致整体性能的下降.从该角度出发,建立组合转子的有限元模型,对组合转子拉杆裂纹进行扩展计算,定义组合转子性能退化量,分析了不同尺寸的拉杆裂纹对转子性能退化的影响.研究结果表明:随着裂纹尺寸的逐渐增加,组合转子的退化速率逐渐加快;不同微裂纹拉杆的分布形式对组合转子退化程度影响不同,当微裂纹拉杆相邻分布时组合转子退化速率最快,裂纹拉杆180°分布时组合转子退化速率最慢.     

预紧力与粗糙度对拉杆弯曲振动特性影响的研究

微小型涡喷发动机的离心叶轮轴向长度相比转轴长度不可忽略,可将其看作拉杆转子结构。为研究该拉杆转子结构的弯曲振动特性,建立了包含连接面的简支梁数学模型,应用结合面接触分形理论,推导了预紧力、粗糙度对拉杆弯曲振动特性的数学关系。通过算例研究,得出了预紧力、粗糙度对拉杆弯曲振动特性的影响趋势。结果表明:连接面所需的最小预紧力随着粗糙度的增加呈指数增长;仅考虑连接面刚度变化的情况下,拉杆固有频率与对数坐标下的预紧力之间呈S型曲线关系,粗糙度值越大,S曲线的潜伏期越长;同时考虑预紧力对连接面刚度和拉杆抗弯刚度的影响,当粗糙度较小时,拉杆固有频率随预紧力上升而上升;粗糙度较大或预紧力较大时,拉杆固有频率随预紧力上升而下降。     

拉杆转子-轴承-密封系统接触刚度矩阵建立及动力学特性分析

周向拉杆转子结构在燃气轮机中非常常见,而转子结构中普遍存在的拉杆及接触层对转子?轴承?密封系统的动力学特性具有非常重要的影响。在本研究中,建立了周向分布拉杆的力学模型和表征轮盘之间接触效应的非线性接触刚度矩阵,该接触刚度矩阵由七个刚度系数组成,这七个刚度系数可以综合表征接触层横向刚度,剪切刚度,弯曲刚度,扭转刚度,并且该矩阵能够考虑转子变形对于刚度系数的影响。结合基于短轴承理论并且经过试验验证的非线性油膜力模型和 Muszynska 密封力模型建立了周向拉杆转子?轴承?密封系统的动力学模型。采用了 New?mark?β 法对动力学方程进行了求解,并采用三维频谱图分析了预紧力大小和预紧力不均对周向拉杆转子?轴承?密封系统的非线性动力学特性的影响规律。结果表明,接触刚度以及故障拉杆的相对位置对拉杆转子?轴承?密封系统的稳定性及频率成分影响明显。     

轮盘蠕变引起的组合转子性能退化特性研究

燃气轮机组合转子因长期承受较大的离心应力及较高的温度,其性能易发生退化.轮盘蠕变是引起组合转子性能退化的重要因素之一,为研究轮盘蠕变引起的组合转子性能退化特性,首先建立了考虑轮盘结合面刚度的组合转子轮盘蠕变计算模型,研究组合转子蠕变效应,得到组合转子不同轮盘蠕变随时间变化的定量数据;然后,提出了轮盘蠕变引起组合转子性能退化的研究方法,通过定义组合转子性能退化指标,得到轮盘蠕变引起组合转子性能退化的轨迹,实现其性能退化的定量评估;最后,研究不同转速、拉杆数目下轮盘蠕变引起组合转子性能退化速率的变化规律.结果表明:在高温、高转速作用下,组合转子轮盘将会发生蠕变,透平端第1级蠕变速率最快;轮盘蠕变会引起组合转子性能退化,转速越大、拉杆数目越多,组合转子退化速率越快.因此,在对组合转子进行结构及系列化设计时必须考虑轮盘蠕变的影响,特别在改变转速、拉杆数目时,其影响不容忽视.     

Research on performance degradation characteristic of combined rotor considering turbine discs creep北大核心CSCD

The combined rotor of gas turbine bears large centrifugal stress and high temperature in a long term, and its performance degrads easily. Turbine discs creep is one of the important factors that cause the performance degradation of the combined rotor. To research the performance degradation characteristics of combined rotor caused by turbine discs creep, firstly, the turbine discs creep calculation model of combined rotor considering contact interface stiffness was established, the creep effect and the relationship between creep quantitative data and time were researched. Then a research method for the performance degradation of the combined rotor caused by turbine discs creep was presented. By describing degradation path caused by turbine discs creep through defining degradation degree parameters, performance degradation quantitative evaluation of combined rotor was realized. Finally, the variation law of the performance degradation rate of the combined rotor was studied under the different speeds and numbers of rod. The calculation results showed that the creep rate of combined rotor decreased with the increasing of time, and the first wheel of the turbine got the fastest creep rate; the turbine discs creep caused performance degradation of combined rotor, the greater the rotating speed, the more number of the rod, the faster the degradation rate of the combined rotor. Therefore, it is necessary to consider the influence of turbine discs creep on the structural design of composite rotor, especially when the speed and the number of the rod are changed, the influence can not be ignored.     

导致组合转子退化的裂纹位置敏感性分析

裂纹对组合转子性能退化具有重要影响。为此,基于键合图法建立通用组合转子扭转振动力学模型,研究拉杆裂纹导致组合转子性能退化的位置敏感性。研究表明：裂纹位置从拉杆两端到中部,组合转子性能退化对裂纹的敏感性逐渐降低;但当拉杆裂纹深度小到一定程度后,组合转子性能退化对裂纹位置不敏感;轮盘数、拉杆数越少,组合转子性能退化对裂纹的敏感性越高。     

基于Kriging代理模型的拉杆组合转子强度 可靠性研究

针对燃气轮机拉杆组合转子可靠性分析的复杂性，研究了基于Kriging代理模型的强度可靠性分析方法。通过拉丁超立方抽样法对代理响应曲面进行采样，得到了拉杆组合转子透平端各零件的应力分布特性；建立拉杆组合转子系统的强度可靠性数学模型，分别从零件与系统的角度研究了拉杆组合转子的强度可靠性；研究不确定性因素和强度退化共同影响下的拉杆组合转子强度可靠性，揭示了拉杆组合转子强度可靠性变化规律。研究结果为燃气轮机机组的可靠性设计、安全稳健性运行及停机检修提供了一定的参考。     

Dynamic Analysis of Axial Magnetic Forces for DVD Spindle Motors

1. IntroductionA DVD spindle motor developed in this paper is atype of DC brushless motor with permanent magnet.The motor, with nine winding coils driven by a threephase witching circuit, has been widely used in diskdriver and shown an efficient and effective approachin the design process of spindle m.tors[1-4]. In thisresearch, a bonded NdFeB ring with BHm.. of 8-10MGOe, inner diameter of 20.1 mmt axial length of 6mm, and outer diameter of 22.4 mml are magnetizedwith 12 poles and used as…     

基于BP-GA的冲击破岩掘进机工作机构动态优化

为了改善某型冲击破岩掘进机工作机构的动态性能,利用ANSYS Workbench建立有限元模型,通过模态分析和谐响应分析,得到其第1至第6阶固有频率和模态特性,确定了影响动态性能的模态频率;经灵敏度分析,确定了影响工作机构动态性能的主要结构参数;利用BP神经网络模型,建立所选结构参数与最大动应力、弯曲动刚度和钎杆顶端动位移间的映射关系,运用遗传算法对结构参数进行动态性能优化.结果表明,优化后工作机构的最大动位移和最大动应力分别减小27.5%和43.07%,固有频率提高24.7%,明显改善了工作机构的动态性能.