增压器压气机叶轮的弹塑性接触分析及振动特性研究

发布时间：2022-10-21 09:07

　　压气机叶轮是涡轮增压器中保证其安全、平稳运行的关键构件。首先,压气机叶轮一般采用铝合金制造,机械性能远不及钢的机械性能,在其高速旋转的过程中,叶轮底部和叶片根部一般会产生塑性变形,影响增压器的安全运行。其次,叶轮一般通过螺栓、螺母和垫片的预紧方式装配起来,受力之后它们之间的接触状态会发生改变,这会对装配应力与叶轮变形产生很大影响。最后,压气机叶轮的工作环境恶劣,在高离心力、高热应力等力的作用下,在叶轮周围容易产生周期性变化的激振力,发生共振现象,威胁增压器的安全。所以针对以上问题,本文对压气机叶轮依次进行了弹性与弹塑性分析、弹性与弹塑性接触分析以及振动特性分析,主要的研究内容如下:（1）利用Pro/E软件建立增压器压气机叶轮整体的几何模型,随后将其导入HyperMesh软件建立叶轮整体的有限元模型,最后将有限元模型导入ABAQUS软件中,根据边界条件和载荷,先对叶轮整体进行了弹性分析,然后再针对压气机叶轮制造时采用预超速制造工艺的特点,运用弹塑性分析中增量计算的方法,利用ABAQUS软件对叶轮整体进行弹塑性有限元分析,得到了转速与位移、转速与应力之间的关系。（2）利用HyperMesh... 

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 论文研究背景和研究意义
    1.2 涡轮增压器的结构和工作原理
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 增压器的发展及研究现状
        1.3.2 压气机叶轮的弹塑性研究现状
        1.3.3 接触问题的研究现状
        1.3.4 压气机叶轮振动模态的研究现状
    1.4 本论文研究的主要内容
第二章 计算理论
    2.1 弹性与弹塑性有限元分析理论
        2.1.1 弹性有限元分析理论
        2.1.2 塑性有限元分析理论
    2.2 接触问题的理论
        2.2.1 空间弹性接触分析理论
        2.2.2 空间弹塑性接触分析理论
    2.3 振动模态分析的基本理论
    本章小结
第三章 增压器压气机叶轮整体的弹性与弹塑性分析
    3.1 引言
    3.2 压气机叶轮整体计算模型的建立
        3.2.1 压气机叶轮的分类和有限元模型的建立
        3.2.2 各部件材料特性
        3.2.3 载荷和边界条件
    3.3 压气机叶轮整体的弹性有限元分析
        3.3.1 压气机叶轮整体的弹性分析过程
        3.3.2 转速与位移的关系
        3.3.3 转速与应力的关系
    3.4 压气机叶轮整体的弹塑性有限元分析
        3.4.1 压气机叶轮整体的弹塑性分析过程
        3.4.2 转速与位移的关系
        3.4.3 转速与应力的关系及塑性应变的变化规律
    本章小结
第四章 增压器压气机叶轮装配体的弹性与弹塑性接触分析
    4.1 引言
    4.2 压气机叶轮装配体有限元模型的建立
    4.3 压气机叶轮装配体的弹性与弹塑性接触的建立
    4.4 压气机叶轮装配体弹性接触的计算结果分析
        4.4.1 压气机叶轮装配体各部件之间接触应力的分布情况
        4.4.2 不同转速的影响
        4.4.3 不同预紧力的影响
        4.4.4 压气机叶轮装配体的应力与位移
    4.5 压气机叶轮装配体弹塑性接触的计算结果分析
        4.5.1 压气机叶轮装配体各部件之间接触应力的分布情况
        4.5.2 不同转速的影响
        4.5.3 不同预紧力的影响
        4.5.4 压气机叶轮装配体的应力与位移
    本章小结
第五章 增压器压气机叶轮的振动模态分析
    5.1 引言
    5.2 基于ABAQUS软件的振动模态分析
        5.2.1 ABAQUS中动态分析的基本方法
        5.2.2 ABAQUS中模态提取的方法
        5.2.3 ABAQUS对叶轮静频和动频的计算
    5.3 增压器压气机叶轮模态计算结果分析
        5.3.1 静频计算结果分析
        5.3.2 动频计算结果分析
    5.4 增压器压气机叶轮共振特性分析
        5.4.1 激振力类型
        5.4.2 共振特性分析
    本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]高速叶轮的塑性变形特性分析[J]. 高兴,黄科,段浩.  鱼雷技术. 2013(01)
[2]车用涡轮增压技术现状及发展趋势[J]. 张众杰,何西常,王威,关立哲,董素荣,周广猛.  内燃机与配件. 2012(06)
[3]车企步入“T”时代[J]. 百川.  现代零部件. 2012(03)
[4]基于ANSYS的压气机叶轮振动特性有限元仿真分析[J]. 黄新忠,赵俊生.  机械设计与制造. 2012(02)
[5]压气机超速制造过程的数值仿真研究[J]. 廖爱华.  机械设计与制造. 2011(06)
[6]增压器压气机叶片结构/振动一体化优化设计[J]. 丁彦闯,兆文忠.  内燃机工程. 2009(02)
[7]车用涡轮增压器叶轮破裂转速的弹塑性数值分析[J]. 赵俊生,马朝臣,胡辽平.  机械科学与技术. 2008(01)
[8]车用涡轮增压器压气机叶轮强度计算与分析[J]. 张虹,马朝臣.  内燃机工程. 2007(01)
[9]压气机过盈配合的弹塑性有摩擦接触的研究[J]. 张洪武,廖爱华,吴昌华.  工程力学. 2007(01)
[10]涡轮增压器叶片振动分析[J]. 马玉星,李惠彬,王一棣,蔡军.  振动、测试与诊断. 2005(02)

博士论文
[1]影响增压柴油机性能与排放主要因素的理论与试验研究[D]. 苏石川.浙江大学 2003

硕士论文
[1]涡轮增压器压气机流场分析与强度振动研究[D]. 韩山河.重庆交通大学 2013
[2]带分流叶片叶轮的模型重建及其性能分析[D]. 闫波.南京航空航天大学 2012
[3]某燃机动叶及压气机组件应力计算与振动分析[D]. 张强升.清华大学 2011
[4]叶轮叶片振动模态分析与实验研究[D]. 袁海峰.武汉理工大学 2010
[5]VGT/EGR对重型柴油机性能与排放的影响规律[D]. 田径.吉林大学 2007
[6]涡轮增压器压气机叶片静态和动态特性研究及优化设计[D]. 李娜.大连交通大学 2007
[7]涡轮增压器主要零部件的模态计算及压气机CFD分析[D]. 陈朝辉.昆明理工大学 2006



本文编号：3695346