彈塑性接觸和溫度分布對拉桿轉子動力學特性的影響研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、拉桿轉子是重型發(fā)電用燃氣輪機和航空發(fā)動機常用的轉子結構形式。在我國燃氣輪機技術自主化的過程中,具有非連續(xù)結構特點和復雜溫度分布的拉桿轉子動力學特性是燃氣輪機技術的關鍵內(nèi)容之一。本文以拉桿轉子為對象,研究粗糙表面的彈塑性接觸特性,提出具有溫度分布的轉子建模及動力學分析方法。研究了考慮輪盤間彈塑性接觸的拉桿轉子動力學特性,分析了軸向溫度分布對拉桿轉子動力學特性的影響,研究了周向不均勻溫度分布引起的拉桿轉子熱彎曲變形及其在快速起動階段的振動特

2、性,為燃氣輪機拉桿轉子動力學設計分析提供研究方法和理論參考。主要研究內(nèi)容包括:
  針對拉桿轉子輪盤間的接觸問題,采用有限元方法分析了微凸體彈塑性接觸特性,給出了適用范圍更大的微凸體彈塑性接觸模型,結合粗糙表面統(tǒng)計特性,建立了粗糙表面彈塑性接觸模型,進而分析粗糙表面的彈塑性接觸特性。提出了表面形貌塑性指數(shù)和材料屬性塑性指數(shù),分別研究了表面粗糙度和材料屬性參數(shù)對粗糙表面彈塑性接觸面積和接觸載荷的影響規(guī)律。研究結果可以為粗糙表面彈塑性

3、設計分析提供理論參考。
  為了分析軸向溫度分布對轉子動力學特性的影響,基于傳統(tǒng)梁單元和單元內(nèi)部參數(shù)變化規(guī)律的多項式表達式,建立了考慮軸向變參數(shù)的梁單元。采用此模型建立錐形轉子有限元模型,分析了錐形參數(shù)對轉子臨界轉速和振型的影響規(guī)律。結合材料楊氏模量隨溫度的變化規(guī)律,建立了具有軸向溫度分布的轉子有限元模型,分析了軸向溫度分布對轉子動力學特性的影響。提出的單元模型可以為具有軸向變參數(shù)的轉子動力學特性分析提供新的研究方法。
  

4、針對燃氣輪機轉子熱彎曲問題,采用有限差分法分析了轉子橫截面溫度分布,根據(jù)變形等效原理,建立了轉子橫截面溫度分布的等效熱彎矩,分析了不同周向溫差的軸向分布形式下轉子的熱彎曲變形。通過仿真計算了熱彎曲轉子在快速起動過程中的振動特性,分析了熱彎曲和不平衡組合下的復雜振動現(xiàn)象。研究了快速起動結束后轉子熱彎曲衰減過程中轉子振幅的變化規(guī)律。研究結果可以為燃氣輪機快速熱起動階段振動特性分析和診斷提供理論依據(jù)。
  基于粗糙表面彈塑性接觸模型,分

5、析了拉桿轉子輪盤間彈塑性接觸剛度,建立了考慮彈塑性接觸的拉桿轉子動力學模型,研究了拉桿轉子動力學特性及影響因素。結合轉子軸向溫度,分別研究了軸向溫度分布引起的熱膨脹和材料屬性變化對拉桿轉子臨界轉速的影響特性。分析了拉桿轉子的熱彎曲變形特性,研究了熱彎曲拉桿轉子在快速起動過程中的振動特性。
  設計拉桿拉緊力測定試驗裝置,測定了不同擰緊力矩下拉桿的拉緊力,并與經(jīng)驗公式進行對比分析。為了減小拉桿轉子組裝過程中拉桿拉緊力之間的差別,采用

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