离心压缩机叶轮静强度校核方法研究

发布时间：2017-03-21 16:02

  本文关键词：离心压缩机叶轮静强度校核方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：离心式压缩机通常是企业中占据着核心地位。叶轮是压缩机的重要构件,它的安全性通常是企业关注的重点。国内外一系列叶轮结构破坏引起的重大事故表明叶轮强度校核方法亟需改进。叶轮结构的复杂性、荷载的多样性以及其实际工作环境的不确定性为叶轮的校核工作增添了诸多困难。一些大型机械企业结合叶轮的生产工艺和工作条件制定了叶轮的校核规范,但其中关于静强度校核部分规定不统一,目前机械行业仍然没有一套完整的公认的叶轮静强度校核规范。本文主要以国产大型离心压缩机的叶轮为对象,以建立可靠的可行性高的叶轮分析流程及静校核准则为目的进行了一系列的研究,细致分析了叶轮校核过程中存在的问题,改进静强度校核方法,进而确定更加详细且适用性强的叶轮校核规范。对叶轮有限元建模方法进行详细介绍,并针对叶轮建模过程中对于是否添加前缘圆角的争议分别计算了有前缘圆角和无前缘圆角的叶轮,讨论前缘圆角的必要性。针对叶轮的特征尺寸定义三种疏密度的网格尺寸,利用这三种网格尺寸划分叶轮网格并提交计算,同时考虑计算量和计算精度,依据计算结果确定合适的网格尺寸定义方法。在真实应力应变曲线的基础上提出等价于真实应力应变曲线的多线性材料曲线以及内包络、折中和外包络三种双线性简化曲线；将三种双线性简化曲线与多线性材料曲线弹塑性计算结果对比发现双线性简化材料曲线的折点的提高改变了结构安定性校核的结果。在叶轮校核计算的探索过程中提出新的叶轮安全性指标——屈服面积比。叶轮屈服面积比是指叶轮在某工作转速下进入塑性部分的表面积与叶轮整体表面积的比。计算不同形状的叶轮的屈服面积,改变校核过程中的网格尺寸以探索屈服面积比对网格的敏感性；对极限荷载和强度极限已知的材料改变其切线模量观察叶轮屈服面积比的变化。计算发现,屈服面积比对于网格的敏感性低,改变切线模量对其影响小。针对多个叶轮模型进行计算,总结得出叶轮刚进入塑性区域时屈服面积比增长缓慢,随着工作转速的提高,叶轮屈服面积比的增长速度也越来越快,最终表现出线性增长趋势。
【关键词】：叶轮 强度校核 弹塑性 屈服面积
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH452
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 论文研究背景及意义8-10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.3 本文主要工作内容13-15
• 2 叶轮强度校核理论基础15-31
• 2.1 强度理论15-20
• 2.1.1 强度理论简介15
• 2.1.2 叶轮强度基本计算方法15-20
• 2.2 弹塑性校核理论20-24
• 2.3 超速自增强原理24
• 2.4 极限分析及安定性分析理论24-29
• 2.4.1 极限荷载定义25
• 2.4.2 极限荷载取法25-28
• 2.4.3 安定性分析理论28-29
• 2.5 通用有限元软件29-31
• 2.5.1 有限元软件简介29
• 2.5.2 典型通用有限元软件-ANSYS29-31
• 3 叶轮规范化有限元校核31-50
• 3.1 引言31
• 3.1 结构有限元模型31-35
• 3.1.1 模型建立方法及原则31-32
• 3.1.2 叶轮特征前缘圆角32-33
• 3.1.3 特征前缘圆角对强度校核的影响33-35
• 3.2 网格划分35-39
• 3.2.1 单元属性35
• 3.2.2 网格划分方式35
• 3.2.3 网格尺寸定义35-37
• 3.2.4 网格划分并应用于校核计算37-39
• 3.3 材料本构模型39-45
• 3.3.1 线性简化应力应变曲线40-42
• 3.3.2 简化应力应变曲线应用于计算42-45
• 3.4 加载求解及后处理45-49
• 3.4.1 结构边界约束条件设置45
• 3.4.2 叶轮校核施加的载荷工况45-46
• 3.4.3 单元积分点解转化为节点解的方式46-47
• 3.4.4 校核后处理及校核准则47-49
• 3.5 小结49-50
• 4 叶轮屈服面积比50-61
• 4.1 叶轮屈服面积比的定义及读取方法50-51
• 4.2 网格疏密度对叶轮屈服面积比的影响51-55
• 4.2.1 网格疏密度对闭式叶轮屈服面积比的影响51-53
• 4.2.2 网格疏密度对半开式叶轮屈服面积比的影响53-55
• 4.3 材料曲线对叶轮屈服面积比的影响55-58
• 4.3.1 材料曲线对闭式叶轮屈服面积比的影响55-57
• 4.3.2 材料曲线对半开式叶轮屈服面积比的影响57-58
• 4.4 转速增大过程中叶轮屈服面积比的变化趋势58-60
• 4.5 小结60-61
• 结论与展望61-63
• 主要结论61-62
• 工作展望62-63
• 参考文献63-66
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况66-67
• 致谢67-68

【参考文献】

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1 James M.Sorokes;Mark J.Kuzdzal;张海界;;离心压缩机的发展历程[J];风机技术;2011年03期

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本文编号：259892