離心壓縮機葉輪全壽命疲勞分析與安定性分析.pdf

1、碩士學(xué)位論文離心壓縮機葉輪全壽命疲勞分析與安定性分析WholeLifecycleFatigueAnalysisandShakedownAnalysisforCentrifugalCompressorImpeller學(xué)號：21303035完成日期：20164大連理工大學(xué)DaliallUniVerSjtyofTecllllology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要作為衡量一個國家制造業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志性設(shè)備之一，大型離心壓縮機在能源、機械、水利等

2、諸多領(lǐng)域內(nèi)都有著廣泛的應(yīng)用。而葉輪作為大型離心壓縮機的核心部件，其安全性與可靠性直接影響著整個壓縮機機組的安全與性能。本文采用全壽命疲勞分析與安定性分析方法對某大型離心壓縮機葉輪進行結(jié)構(gòu)安全性評估。葉輪在全壽命周期經(jīng)歷各種荷載，主要包括超速預(yù)加載、啟停、轉(zhuǎn)速波動、流致振動等。本文主要研究內(nèi)容包括：(1)考慮超速預(yù)加載效應(yīng)的葉輪全壽命周期疲勞評估方法。葉輪彈塑性分析結(jié)果表明，在經(jīng)過超速預(yù)加載處理后將在高應(yīng)力區(qū)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。這使得隨后的疲勞

3、分析不能簡單地使用SN曲線。本文提出一種基于占Ⅳ曲線的考慮超速預(yù)加載效應(yīng)的通用疲勞算法，適用于葉輪的全壽命周期疲勞評估。(2)采用FESAFE疲勞分析軟件分別對半開式葉輪在啟停和轉(zhuǎn)速小幅波動兩種工況下的疲勞壽命進行分析，通過對比有無超速預(yù)加載處理的結(jié)果得知，在葉輪啟停工況下，超速預(yù)加載處理會在很大程度上延長葉輪的疲勞壽命；而在葉輪轉(zhuǎn)速小幅波動的工況下，超速預(yù)加載處理甚至可以避免葉輪發(fā)生疲勞破壞；(3)對葉輪在工程實際中所面臨的多種復(fù)雜氣

4、動荷載如尾流荷載以及旋轉(zhuǎn)失速等進行等效簡化，并在此基礎(chǔ)上對閉式葉輪進行了疲勞壽命分析，結(jié)果顯示超速預(yù)加載處理之后的閉式葉輪可以抵抗更大的交變氣動載荷而不會出現(xiàn)疲勞破壞。由此可見超速預(yù)加載在葉輪制造過程中的重要作用。(4)葉輪結(jié)構(gòu)安定性分析方法探索?；诎捕ㄏ孪薅ɡ斫⒘诉m用于葉輪的數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，并結(jié)合葉輪的結(jié)構(gòu)與荷載特點進行簡化，應(yīng)用MATLAB優(yōu)化算法進行優(yōu)化求解得到了葉輪的安定轉(zhuǎn)速。同時用增量加載方式得到了葉輪安定轉(zhuǎn)速的有限元結(jié)果，