离心压缩机再制造闭式叶轮强度分析及寿命预估

发布时间：2017-03-18 01:06

  本文关键词：离心压缩机再制造闭式叶轮强度分析及寿命预估，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：离心压缩机在我国的应用极其广泛,其核心功能部件叶轮的工作环境和承载情况复杂,叶轮极易发生失效现象。离心压缩机叶轮再制造是基于先进再制造修复技术的叶轮制造新模式,能充分利用失效叶轮的价值,符合我国发展循环经济、构建资源节约型和环境友好型社会的战略需要。对离心压缩机再制造叶轮载荷的分析和剩余寿命的预估是确保再制造叶轮安全工作的重要研究手段。本文结合国家重点基础研究发展计划(973计划)项目“机械装备再制造的基础科学问题”及高等学校博士学科点专项科研基金课题“再制造机械零部件服役寿命演变机理及预估方法研究”,在再制造机械零部件服役寿命的现行研究基础上,利用有限元方法进行离心压缩机再制造闭式叶轮的强度分析和寿命预估,为闭式叶轮再制造及安全服役提供依据。首先,根据有限元基本思想和求解步骤,结合对离心压缩机再制造闭式叶轮分析的具体过程,提出了再制造闭式叶轮的有限元强度分析方法。综合考虑再制造闭式叶轮的工作可靠性,提出了基于Fe-safe疲劳分析软件的有限元疲劳分析方法,给出了针对再制造闭式叶轮的疲劳寿命分析流程。其次,选取某离心压缩机闭式叶轮的缺口特征进行再制造修复,建立再制造闭式叶轮三维模型;提出具有普遍适用性的分块结构化映射方法,基于此方法对再制造闭式叶轮进行六面体有限元网格划分,叶轮整体网格及再制造区域的网格分布均匀,质量良好。再次,利用有限元分析软件对再制造闭式叶轮的强度进行离心力、气动力、装配应力和预应力模态分析,研究再制造工艺对闭式叶轮结构强度的影响,确保再制造闭式叶轮静强度和动强度都满足强度要求,保证其安全可靠运转。最后,根据再制造闭式叶轮满足低应力高循环次数的高周疲劳特点,选用名义应力法对再制造闭式叶轮进行疲劳分析,确定叶轮基体材料FV520B的S-N曲线、载荷谱信息和相应的疲劳累计损伤理论,计算其从开始服役到出现疲劳破坏的寿命。
【关键词】：再制造闭式叶轮 有限元方法 强度分析 疲劳 寿命预估
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH452
【目录】：

• 中文摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 论文的选题背景8-10
• 1.1.1 机械装备再制造的发展趋势8-9
• 1.1.2 离心压缩机及其叶轮9-10
• 1.2 国内外相关领域的研究现状及发展趋势10-13
• 1.2.1 再制造产业发展及研究现状10-12
• 1.2.2 离心压缩机叶轮研究现状12-13
• 1.3 论文的研究意义及课题来源13-14
• 1.3.1 论文研究意义13-14
• 1.3.2 论文课题来源14
• 1.4 论文研究内容安排14-16
• 2 再制造闭式叶轮有限元强度分析及寿命预估方法16-24
• 2.1 有限元分析方法概述16-19
• 2.1.1 有限元法基本思想16-17
• 2.1.2 有限元法基本步骤17-18
• 2.1.3 有限元分析工具18-19
• 2.2 有限元强度分析方法19-20
• 2.3 有限元疲劳寿命分析方法20-23
• 2.3.1 疲劳基本概念20-21
• 2.3.2 FE-SAFE疲劳分析软件21-22
• 2.3.3 再制造闭式叶轮有限元疲劳分析流程22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 3 离心压缩机再制造闭式叶轮有限元建模24-42
• 3.1 引言24
• 3.2 离心压缩机再制造闭式叶轮三维建模24-29
• 3.2.1 离心压缩机再制造闭式叶轮实体模型反求方法24-27
• 3.2.2 离心压缩机再制造闭式叶轮模型建立27-29
• 3.3 离心压缩机再制造闭式叶轮网格划分29-40
• 3.3.1 分块结构化网格生成方法29-32
• 3.3.2 再制造闭式叶轮拓扑结构分析32-33
• 3.3.3 参数域规划策略33-35
• 3.3.4 再制造闭式叶轮网格生成35-38
• 3.3.5 网格质量分析38-40
• 3.4 本章小结40-42
• 4 离心压缩机再制造闭式叶轮服役强度分析42-58
• 4.1 离心惯性力分析42-48
• 4.1.1 离心载荷加载与计算42-46
• 4.1.2 超转模拟计算46-48
• 4.2 叶片表面气动压力分析48-51
• 4.2.1 气动应力分析计算48-49
• 4.2.2 离心应力与气动应力共同作用49-51
• 4.3 再制造闭式叶轮装配应力分析51-54
• 4.3.1 有限元过盈配合算法51-52
• 4.3.2 再制造闭式叶轮装配应力计算52-54
• 4.4 再制造闭式叶轮模态分析54-55
• 4.5 本章小结55-58
• 5 离心压缩机再制造闭式叶轮疲劳寿命预估58-68
• 5.1 再制造闭式叶轮疲劳寿命估算方法58-59
• 5.2 材料的疲劳特性59-62
• 5.2.1 材料的S-N曲线59-61
• 5.2.2 平均应力修正61-62
• 5.3 疲劳累积损伤理论62-65
• 5.4 再制造闭式叶轮疲劳寿命模拟结果65-66
• 5.5 本章小结66-68
• 6 结论与展望68-70
• 致谢70-72
• 参考文献72-78
• 附录78
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表或录用的论文目录78
• B. 作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目78
• C. 作者在攻读硕士学位期间所获奖励78

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