葉輪的超速預加載與安定性分析.pdf

1、時輪是離心壓縮機中最關鍵的旋轉部件，自身結構、工作條件均十分復雜，其工作狀態(tài)直接影響到整個機組的安全。隨著壓縮機各種設計參數(shù)的不斷提高，葉輪的運轉條件和自身的力學特性也變得更為復雜。對旋轉葉輪進行深入的力學分析，為葉輪設計提供依據(jù)，確保葉輪運行的安全性，對于研發(fā)具有我國自主知識產(chǎn)權的重大工業(yè)裝備具有重要的理論意義和工程實用價值。 本文對旋轉葉輪的力學特性進行了深入的研究，包括如下兩個方面： (1)綜合考慮計算精度、規(guī)模和

2、效率，采用自適應有限元方法，對離心壓縮機葉輪原始模型與修正模型進行了精細的彈塑性分析。在此基礎上，數(shù)值模擬了超速預加載工藝過程，分析了超速預加載工藝過程中葉輪的von Mises應力和等效塑性應變的演化歷程，通過與無超速預加載歷史葉輪在正常工作下的應力水平做對比，揭示了超速預加載工藝的力學機理。分析了葉輪關鍵部位應力對有限元網(wǎng)格的敏感性問題，介紹了如何得到對網(wǎng)格不敏感的結構熱點應力及相應的強度判別準則，進而正確使用有限元計算結果估計葉輪

3、疲勞壽命。 (2)提出了將葉輪加載至發(fā)生塑性變形再卸載形成的殘余應力作為自平衡應力場的方法。根據(jù)極限分析與安定分析的兩個下限定理，建立了求解極限荷載和安定荷載的數(shù)學規(guī)劃，并進行求解。通過對簡單結構進行安定分析驗證了方法的正確性。最后，對復雜的葉輪結構進行了安定性分析，得到了葉輪工作時的安定條件。利用數(shù)學規(guī)劃列式，我們還進一步證明了，如果對于結構的所有點，彈性包絡都是在荷載乘子取最大(最小)值時達到，則結構的極限荷載和安定荷載相等