叶轮机械含裂纹叶片转子系统的非线性动力学研究

发布时间：2020-07-10 03:27

【摘要】： 风机转子系统是风机核心部件,它担负着把电能转化为机械能的重要任务。转子在工作过程中,应力状况较复杂,且在实际工作中转轮的工作环境恶劣,这些稳定和非稳定因素会造成风流激振力及变化的离心力,使其叶片产生振动,长时间的机组振动引起机器结构的疲劳破坏,并由此引起的动应力往往成为叶片产生裂纹的一个最重要原因。 本文研究工作中,考虑叶片根部(叶片与轴的焊接处)出现裂纹,并由此而引起叶片和转轴的非常规振动及其它非正常现象,展开研究工作。建立了一般情况下具有粘弹性支承弹性盘轴转子系统的非线性动力控制方程,并分析了其稳定性。对含裂纹叶片转子建立了线弹簧模型,导出了含裂纹叶片的局部柔度系数。用有限元软件,分析转子轴承在裂纹叶片非平衡力作用下的前后位移及等效应力分布、大小,并给出了相应的关系曲线图。通过对叶片裂纹进行应力分布及轴向位移计算,分析叶片应力—时间函数曲线,得出应力集中加快裂纹扩展结论。同时,分析了导致出现裂纹和叶片断裂的多种因素,并提出了避免类似现象发生的若干建议。
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH113
【图文】：

变化的离心力，使其叶片产生振动，长时间的机组振动可能引起结构的疲劳破坏，并且激励源频率与风轮机结构在风中的固有频率接近或相同时可引发共振，在共振条件下极易引起结构的破坏，并由此引起的动应力往往成为叶片产生裂纹的一个最重要原因。在风机实际运行中，叶片裂纹问题明显增多，各种机型的转轮均出现叶片裂纹，转子裂纹扩展引起的叶片断裂对于旋转机械危害极大。

4.3 含裂纹叶片转轴有限元分析4.3.1 转轴的有限元建模及网格划分ANSYS 程序提供了 4 种创建模型的方法： 直接建模、 实体建模、输入在计算机辅助设计系统（CAD）中创建的实体模型、输入在计算机辅助设计系统（CAD）中创建的有限元模型。其中实体建模是先创建由关键点、线段、面和体构成的几何模型，然后利用 ANSYS 网格划分工具对其进行网格划分，生成节点和单元，最终建立有限元模型的一种建模方法。

图 4.2 转轴实体模型图实体模型建好后，必须对其划分网格，生成真正的有限元模型文采用的自由网格法划分转轴网格，其有三个步骤：1）定义单元类型它主要包括 3 个基本的常数定义：单元类型和单元类型属性；实常数定义；材料属性定义。转轴单元类型和单元类型属性为单元；实常数包括轴的长度、截面面积、惯性矩、平面单元的轴性等。定义网格生成控制，在一般情况下，采用默认网格控制可模型生成足够的网格，此时不需要指定任何网格控制划分。但如要更精确的网格划分结果，则需要对模型网格划分控制，按要求软件相关的属性[33]。2）生成网格

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本文编号：2748396