用變態(tài)模型研究汽輪機(jī)葉根輪槽的三維接觸問題.pdf

1、汽輪機(jī)的葉片工作在高溫、高壓的蒸汽介質(zhì)中，由于高轉(zhuǎn)速產(chǎn)生離心力，葉片和葉輪軸的可靠連接是關(guān)系氣輪機(jī)安全工作的關(guān)鍵。葉根與輪槽間通過齒連接是目前采用的比較先進(jìn)的連接方式，為了優(yōu)化齒型設(shè)計(jì)，必須對于葉輪和輪槽間的應(yīng)力進(jìn)行分析。這是一個三維接觸問題，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不存在解析解，數(shù)值和實(shí)驗(yàn)分析方法是解決這類問題的手段。三維凍結(jié)切片法是目前研究三維應(yīng)力的一種比較成熟的方法。 由于葉根和葉槽沿中心線的截面是不變的，本文研究采用變態(tài)模型，減小

2、厚度，這樣在制造加工可以帶來很大方便，不僅節(jié)省了資源，縮短了周期，同時還能夠避免環(huán)氧樹脂模型變形在高溫下的大變形。但是對于葉根輪槽這樣的不規(guī)則的變態(tài)模型是很難用相似理論得出其相似關(guān)系的，因此本文提出了利用有限元法來分析葉根輪槽的相似關(guān)系，并通過有限元法來分析影響接觸應(yīng)力的因素。 本文工作主要是用有限元法對葉根輪槽變態(tài)模型的接觸分析。首先總結(jié)了有限元法的基本理論、接觸基本理論、接觸的種類以及判定條件，然后通過分析汽輪機(jī)葉根輪槽的接

3、觸來總結(jié)影響接觸應(yīng)力的主要因素。本文分析了模型厚度、彈性模量、摩擦系數(shù)以及初始間隙對接觸應(yīng)力的影響，分析結(jié)果很好的驗(yàn)證了相似理論推導(dǎo)的結(jié)果，并將分析結(jié)果應(yīng)用于相似關(guān)系中從而得出變態(tài)模型的相似關(guān)系。 本文的另一個工作是研究數(shù)字光彈法在三維凍結(jié)切片法中的應(yīng)用，用六幅圖像法得到了全場的等傾線和等差線相位圖，并通過等差線的數(shù)字倍增更為形象地表現(xiàn)接觸區(qū)域的應(yīng)力集中現(xiàn)象。這種表現(xiàn)手段不需要增加載荷，也不需要傳統(tǒng)的將切片置于侵沒液中多次反射干