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原文传递涡轮叶片的三维弹性应力分析

论文题名：	涡轮叶片的三维弹性应力分析
关键词：	涡轮叶片;燃气轮机;三维弹性;涡轮榫齿;榫槽
摘要：	涡轮叶片是燃气轮机十分重要的零部件，承受着复杂的循环热载荷及机械载荷，为了保证发动机在服役期间的稳定性和可靠性，迫切需要对涡轮叶片的强度进行计算，并对其寿命加以预测和控制。本文围绕涡轮叶片开展其强度研究工作。首先，在商用有限元软件ANSYS环境中建立了涡轮叶片的三维有限元应力分析模型。针对涡轮叶片不同位移边界条件的选取，进行了比较，选取了合适的边界条件，将位移边界条件施加在涡轮叶片的最下面一对榫齿面上，其余榫齿表面施加力边界条件。然后，对涡轮叶片在离心载荷和热载荷等多种载荷作用下，进行了热弹塑性应力(应变)计算。得到叶片在离心载荷及热负荷的联合作用下的应力分布情况：高应力区存在于叶身根部区域：叶片的最大应力值位于前缘叶身与缘板连接处气膜孔处；气膜孔处的等效应力值比相同半径下无孔部位的应力值要高；气膜孔对叶片应力水平的影响随着叶片半径的减小、叶片应力水平的增高而逐渐增大。本文还对过盈配合状态下的榫头、榫槽进行了接触应力分析，结果显示涡轮榫齿、榫槽处的应力水平较高。随着榫头、榫槽间过盈量的增大，榫头和榫槽接触面的接触应力逐渐增大，过盈量增大到一定程度时，榫槽和榫头最大应力会逐渐接近和超过其屈服极限，产生塑性变形。因此，应该合理选取过盈量，并将过盈配合纳入强度计算进行综合分析，使过盈配合既保证榫头、榫槽间有足够的摩擦力，保证榫头、榫槽不会相互脱离，又要保证满足结构强度的要求，并使其产生的不良影响减至最小。通过对涡轮叶片的应力分析的理论研究和数值计算，阐述了涡轮转子叶片弹性分析的研究方法。本方法的适应性较强，它可以计算燃气轮机、风机、汽轮机等多种动力装置的叶片强度。
作者：	高学全
专业：	车辆工程
导师：	王健
授予学位：	硕士
授予学位单位：	大连理工大学
学位年度：	2008
正文语种：	中文