渦輪葉片的三維彈性應(yīng)力分析.pdf

1、渦輪葉片是燃氣輪機十分重要的零部件，承受著復雜的循環(huán)熱載荷及機械載荷，為了保證發(fā)動機在服役期間的穩(wěn)定性和可靠性，迫切需要對渦輪葉片的強度進行計算，并對其壽命加以預測和控制。本文圍繞渦輪葉片開展其強度研究工作。 首先，在商用有限元軟件ANSYS環(huán)境中建立了渦輪葉片的三維有限元應(yīng)力分析模型。針對渦輪葉片不同位移邊界條件的選取，進行了比較，選取了合適的邊界條件，將位移邊界條件施加在渦輪葉片的最下面一對榫齒面上，其余榫齒表面施加力邊界條

2、件。然后，對渦輪葉片在離心載荷和熱載荷等多種載荷作用下，進行了熱彈塑性應(yīng)力(應(yīng)變)計算。得到葉片在離心載荷及熱負荷的聯(lián)合作用下的應(yīng)力分布情況：高應(yīng)力區(qū)存在于葉身根部區(qū)域：葉片的最大應(yīng)力值位于前緣葉身與緣板連接處氣膜孔處；氣膜孔處的等效應(yīng)力值比相同半徑下無孔部位的應(yīng)力值要高；氣膜孔對葉片應(yīng)力水平的影響隨著葉片半徑的減小、葉片應(yīng)力水平的增高而逐漸增大。 本文還對過盈配合狀態(tài)下的榫頭、榫槽進行了接觸應(yīng)力分析，結(jié)果顯示渦輪榫齒、榫槽處的

3、應(yīng)力水平較高。隨著榫頭、榫槽間過盈量的增大，榫頭和榫槽接觸面的接觸應(yīng)力逐漸增大，過盈量增大到一定程度時，榫槽和榫頭最大應(yīng)力會逐漸接近和超過其屈服極限，產(chǎn)生塑性變形。因此，應(yīng)該合理選取過盈量，并將過盈配合納入強度計算進行綜合分析，使過盈配合既保證榫頭、榫槽間有足夠的摩擦力，保證榫頭、榫槽不會相互脫離，又要保證滿足結(jié)構(gòu)強度的要求，并使其產(chǎn)生的不良影響減至最小。 通過對渦輪葉片的應(yīng)力分析的理論研究和數(shù)值計算，闡述了渦輪轉(zhuǎn)子葉片彈性分析