發(fā)布時(shí)間：2020-06-06 11:10

【摘要】： 葉片是壓縮機(jī)的關(guān)鍵部件之一,其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理與否直接影響到整機(jī)的性能,而葉片性能的優(yōu)劣主要體現(xiàn)在其靜、動(dòng)態(tài)等特性上。本文以一企業(yè)設(shè)計(jì)的某型號(hào)軸流式壓縮機(jī)葉片為研究對(duì)象,采用有限元分析與實(shí)驗(yàn)測(cè)試相結(jié)合的方法,對(duì)該葉片的強(qiáng)度、固有頻率和振型進(jìn)行了研究。 首先針對(duì)葉片結(jié)構(gòu)的高度扭曲性,以及采用常規(guī)建模方法不能很好將CAD模型轉(zhuǎn)化為CAE分析模型的問(wèn)題,提出將葉片各截面型線分成多段,以建立帶多條邊界曲線的實(shí)體模型。采用參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件SolidWorks建立了葉片的三維實(shí)體模型,并通過(guò)數(shù)據(jù)接口將其CAD實(shí)體模型精確轉(zhuǎn)換為ANSYS環(huán)境下的CAE分析模型。 在成功建立葉片有限元分析模型的基礎(chǔ)上,采用ANSYS軟件分別計(jì)算了不同工作載荷、不同約束情況下葉片的靜態(tài)特性,得到其應(yīng)力與變形的分布規(guī)律。研究結(jié)果表明葉片的高應(yīng)力主要由離心力產(chǎn)生,高應(yīng)力區(qū)主要集中在葉根榫槽處,而氣流力則主要引起葉片的大變形,出現(xiàn)在葉頂部位。將葉根約束部位力的作用點(diǎn)內(nèi)移,能有效改善實(shí)際運(yùn)行中葉根榫槽邊緣經(jīng)常出現(xiàn)裂紋的情況。 考慮到葉片動(dòng)態(tài)特性研究的必要性,又對(duì)此類型葉片進(jìn)行了固有頻率、振型等特性的計(jì)算。前4階振型依次表現(xiàn)為1階彎曲、2階彎曲、1階扭轉(zhuǎn)和彎扭聯(lián)合。由計(jì)算得到的動(dòng)頻值繪制出了Campbell圖,分析發(fā)現(xiàn)葉片在工作轉(zhuǎn)速下存在兩個(gè)共振點(diǎn),必須對(duì)其進(jìn)行調(diào)頻。約束類型無(wú)論對(duì)其靜頻值還是動(dòng)頻值都影響不大。 最后采用頻譜分析法測(cè)量了一級(jí)葉片的靜頻,實(shí)驗(yàn)測(cè)試值與數(shù)值計(jì)算值吻合良好,驗(yàn)證了有限元計(jì)算的準(zhǔn)確性。此外,從測(cè)試的同一級(jí)葉片靜頻值來(lái)看,少部分葉片分散度超出標(biāo)準(zhǔn),因此應(yīng)提高加工精度和測(cè)頻修頻的準(zhǔn)確性。
【圖文】：

少細(xì)節(jié)問(wèn)題。3.2在三維實(shí)體造型軟件下建立葉片實(shí)體模型的方法軸流式壓縮機(jī)葉片是一種特殊的曲面零件，如圖3一l所示，由于葉片葉身形狀的高度扭曲，用普通的畫(huà)法幾何方法不能很好地表達(dá)葉片的特征，所以通常葉片的產(chǎn)品圖是用葉身高度方向的一系列平行截面來(lái)表示，即葉身輪廓由若干截面擬合而成，而每個(gè)截面則又由若干離散型值點(diǎn)來(lái)擬合，葉根則用普通的幾何方法表示‘’7一38’。這類零件的幾何造型是三維建模中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。圖3一1葉片實(shí)物模型Fig.3一 1Themodelofblade由于ANSYS的實(shí)體建模功能比一般的三維實(shí)體造型軟件的實(shí)體造型功能差很多，為了建模的速度和質(zhì)量，，在進(jìn)行有限元分析時(shí)一般采用三維實(shí)體造型軟件建立分析對(duì)象的幾何模型，然后將其轉(zhuǎn)化到ANSYS系統(tǒng)中作為有限元分析的幾何模型

最終能產(chǎn)生兩條邊界線。該方法能夠有效解決邊線問(wèn)題，但是創(chuàng)建這些點(diǎn)工作量較大，因此本文在處理時(shí)，將原來(lái)的樣條曲線分割成三段，即將拐點(diǎn)附近的若干個(gè)型值點(diǎn)單獨(dú)作為一個(gè)文本文件插入到截面中，如圖3一3偽)所示，再用“切線弧”封閉另一端，從而使各截面型線包含了4條邊界曲線，而且左右兩段均勻?qū)ΨQ，且不對(duì)原來(lái)的流場(chǎng)要求基本沒(méi)有改變，為后續(xù)優(yōu)良的網(wǎng)格創(chuàng)建提供基礎(chǔ)。(a)分割為兩段偽)分割為三段(a)n刀 0parts(b)threeparts圖3一3葉型截面樣條曲線的預(yù)處理Fig.3一 3SPlinesPretreatinentofeross一sections
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：TH453

【引證文獻(xiàn)】

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1 周俊杰;劉博;王定標(biāo);劉亮;;基于Ansys的風(fēng)機(jī)葉片諧響應(yīng)分析[J];中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品;2010年16期

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1 陳江輝;軸流式壓縮機(jī)葉片動(dòng)態(tài)特性分析及其減振結(jié)構(gòu)研究[D];西安理工大學(xué);2010年

本文編號(hào)：2699589