葉輪的超速預(yù)加載與安定性分析.pdf

1、時輪是離心壓縮機中最關(guān)鍵的旋轉(zhuǎn)部件，自身結(jié)構(gòu)、工作條件均十分復(fù)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(shè)計參數(shù)的不斷提高，葉輪的運轉(zhuǎn)條件和自身的力學(xué)特性也變得更為復(fù)雜。對旋轉(zhuǎn)葉輪進行深入的力學(xué)分析，為葉輪設(shè)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(quán)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(zhuǎn)葉輪的力學(xué)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(yīng)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(chǔ)上，數(shù)值模擬了超速預(yù)加載工藝過程，分析了超速預(yù)加載工藝過程中葉輪的von Mises應(yīng)力和等效塑性應(yīng)變的演化歷程，通過與無超速預(yù)加載歷史葉輪在正常工作下的應(yīng)力水平做對比，揭示了超速預(yù)加載工藝的力學(xué)機理。分析了葉輪關(guān)鍵部位應(yīng)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(jié)構(gòu)熱點應(yīng)力及相應(yīng)的強度判別準(zhǔn)則，進而正確使用有限元計算結(jié)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(yīng)力作為自平衡應(yīng)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(xué)規(guī)劃，并進行求解。通過對簡單結(jié)構(gòu)進行安定分析驗證了方法的正確性。最后，對復(fù)雜的葉輪結(jié)構(gòu)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(xué)規(guī)劃列式，我們還進一步證明了，如果對于結(jié)構(gòu)的所有點，彈性包絡(luò)都是在荷載乘子取最大(最小)值時達到，則結(jié)構(gòu)的極限荷載和安定荷載相等