基于ANSYS的汽轮机叶片参数化有限元分析

发布时间：2017-05-01 00:03

  本文关键词：基于ANSYS的汽轮机叶片参数化有限元分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：汽轮机叶片是汽轮机的关键零件，其类型、数量众多，占汽轮机设计工作量的很大比例。汽轮机叶片的结构基本相同，但由于使用场合、工况的差别，，在结构尺寸上形成了一个系列。在实际叶片设计过程中均需反复进行“设计—建模—分析—修改设计—再建模—再分析”的过程，对于重复进行的再分析，在有限元建模与处理结果时也存在着大量的重复性工作，影响到设计分析的效率。因此，借助参数化思想对叶根进行有限元分析是十分必要的。本文围绕叶片的参数化有限元分析开展了以下工作： （1）针对单T型、双T型、枞树型叶根及轮槽进行参数化有限元分析。对原始数据进行预处理，将数据转换成可直接调用的宏文件。使用APDL语言编制程序，实现叶根的参数化建模、材料选择、网格划分、载荷施加以及求解过程。在分析完毕后，针对分析结果，自动生成报告。对计算结果进行了校核，验证了程序的可靠性。 （2）当叶根存在加工误差时，叶根及轮槽上的应力将会发生变化，与设计状态不同。本文针对叶根存在加工误差的情况，分别对单T型、双T型叶根进行了分析、探讨，得到应力和加工误差之间的变化规律。计算结果表明，叶根过渡圆角区上节点应力和加工误差呈线性关系，叶根与轮槽的接触面上的支反力也呈线性关系，并给出了支反力与加工误差之间的拟合公式。 （3）对围带及叶身进行参数化有限元分析。针对典型的平行四边形叶冠，确定描述其形状的尺寸参数，使用编制的宏文件，实现对围带的参数化建模、材料选择、网格划分、载荷施加、求解过程。对围带几何形状进行了介绍，平行四边形围带较未加工围带，离心拉应力减少了47.12%。
【关键词】：参数化 有限元 APDL 加工误差 围带
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK263.3
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 汽轮机叶根概述12-13
• 1.3 国内外研究现状13-15
• 1.4 主要研究内容15-17
• 第二章 基本理论17-30
• 2.1 弹性力学的基本理论17-19
• 2.1.1 弹性力学基本量17
• 2.1.2 平衡微分方程17-18
• 2.1.3 几何方程18
• 2.1.4 物理方程18-19
• 2.2 有限元法分析理论19-21
• 2.2.1 有限元法的发展简况19-20
• 2.2.2 有限元基本思想20-21
• 2.3 叶根及轮缘的应力计算21-27
• 2.3.1 倒 T 型叶根的应力计算21-24
• 2.3.2 外包双倒 T 型叶根的应力计算24-27
• 2.4 ANSYS 及二次开发27-29
• 2.4.1 ANSYS 简介27-28
• 2.4.2 ANSYS 二次开发28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 汽轮机叶根参数化有限元分析程序开发30-48
• 3.1 参数化有限元分析程序开发的基本思路30-33
• 3.2 汽轮机叶片几何数据的预处理33-36
• 3.3 参数化有限元分析程序的功能模块36-47
• 3.3.1 参数化建模36-38
• 3.3.2 常用材料数据库38-40
• 3.3.3 参数化网格划分40-43
• 3.3.4 约束条件43-45
• 3.3.5 计算结果及后处理45-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 枞树型叶根参数化有限元分析48-62
• 4.1 枞树型叶根及轮槽的参数化建模48-54
• 4.1.1 枞树型叶根及轮槽的几何模型48-49
• 4.1.2 枞树型叶根及轮槽的数据格式49-52
• 4.1.3 枞树型叶根及轮槽的数据转换格式52-54
• 4.2 参数化单元选择及网格划分54-56
• 4.3 参数化加载及求解56-57
• 4.4 计算结果及参数化后处理57-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第五章 加工误差对叶根应力的影响62-72
• 5.1 单 T 型叶根存在加工误差的应力分析62-66
• 5.2 双 T 型叶根存在加工误差的应力分析66-71
• 5.3 本章小结71-72
• 第六章 围带及叶身的参数化有限元分析72-80
• 6.1 围带几何形状分析72-73
• 6.2 围带的参数化建模73-75
• 6.3 叶身的参数化建模75-77
• 6.4 参数化网格划分及载荷施加77-78
• 6.5 计算结果78-79
• 6.6 本章小结79-80
• 第七章 结论与展望80-82
• 7.1 结论80
• 7.2 展望80-82
• 参考文献82-84
• 致谢84-85
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文85

【参考文献】

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本文编号：337823