Конечноэлементный анализ напряженного состояния и колебаний конструкций роторов турбомашин

  • Автор:
  • Специальность ВАК РФ: 01.02.06
  • Научная степень: Кандидатская
  • Год защиты: 1999
  • Место защиты: Иркутск
  • Количество страниц: 139 с.
  • Стоимость: 250 руб.
Титульный лист Конечноэлементный анализ напряженного состояния и колебаний конструкций роторов турбомашин
Оглавление Конечноэлементный анализ напряженного состояния и колебаний конструкций роторов турбомашин
Содержание Конечноэлементный анализ напряженного состояния и колебаний конструкций роторов турбомашин
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
1.1. Статическая прочность дисков и рабочих колес
1.2. Собственные частоты и формы колебаний дисков и рабочих колес
1.3. Упругость соединения «вал - диск - лопатка»
2. РАЗРАБОТКА ТРЕХМЕРНЫХ КОНЕЧНОЭЛЕМЕНТНЫХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ АНАЛИЗА ПРОЧНОСТИ И СОБСТВЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ РОТОРОВ ТУРБОМАШИН
2.1. Основные соотношения МКЭ
2.1.1. Решение статической задачи
2.1.2. Решение задачи о собственных колебаниях
2.1.2.1. Метод циклической симметрии
2.2. Решение задачи теплопроводности
2.2.1. Основные дифференциальные уравнения
2.2.2. Уравнения метода конечных элементов
2.3. Разработка методов численного интегрирования
2.3.1. Квадратура Гаусса
2.3.2. Полное интегрирование
2.3.3. Пониженное интегрирование
2.3.4. Развитие новых методов численного интегрирования
2.3.4.1. Раздельное интегрирование
2.3.4.1.1. Раздельное интегрирование матриц жесткости для сдвиговой и линейной деформаций
2.3.4.1.2. Раздельное интегрирование для «объемной» и «деформированной» матриц жесткости
2.3.4.2. Смешанное интегрирование
2.3.5. Сравнение методов интегрирования
2.4. Учет влияния геометрической нелинейности на напряженно-деформированное состояние и колебания роторов турбомашин
3.ТЕСТИРОВАНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ АЛГОРИТМОВ И ПРОГРАММ
3.1. Статическое напряженно-деформированное состояние плоской пластины от действия центробежных сил
3.2. Свободные колебания пластины
3.3. Статическое НДС диска постоянной толщины
3.4. Свободные колебания кольцевой пластины
3.5. Плоская пластина под действием неравномерного нагрева
3.6. Свободные колебания пластины, находящейся в поле неравномерного нагрева
3.7. Статическое НДС диска постоянной толщины от неравномерного нагрева
3.8. Свободно опертая квадратная пластина под действием распределенной нагрузки
3.9. Конвекция в пластине при одномерном распределении тепла
3.10. Конвекция в пластине при двухмерном распределении тепла
3.11. Диск с концентрическим отверстием под действием стационарного теплового потока в радиальном направлении
3.12. Сравнение методов интегрирования
3.12.1. Статическое НДС диска с центральным отверстием
3.12.2. Свободные колебания прямоугольной пластины
3.13. Анализ статического НДС вентиляторной лопатки с учетом геометрической нелинейности
3.14. Анализ статического НДС модели рабочего колеса в поле ЦБС
4. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ АЛГОРИТМОВ И ПРОГРАММ ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ СТАТИЧЕСКОГО И ДИНАМИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ УПРУГИХ МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
4.1. Исследование статического НДС системы «диск-вал»
4.2. Собственные частоты и формы колебаний
4.3. Исследование статики и динамики системы «вал-лопатка»
4.3.1. Анализ НДС системы «вал-диск-плоская лопатка»
4.3.2. Анализ влияния на статическое НДС системы «вал-диск-лопатка» изменения геометрии лопатки
4.4. Исследование статического НДС роторов центробежных компрессоров
4.5. Исследование собственных частот и форм колебаний

равновесия итерационных методов интегрирования (Ньюмарка, 0 - Вильсона и др.), и метод разложения по собственным формам /8/.
В результате решения получаем реакцию системы на воздействие в виде перемещений узлов. Таким образом, уравнения (2.17) описывают напряженно-деформированное состояние исследуемой конструкции, а также динамические характеристики, такие как скорость и ускорение в любой момент времени.
На практике, однако, не всегда есть необходимость в получении такого количества информации. При проектировании деталей турбомашин, например, наибольший интерес представляет определение собственных частот и форм колебаний, а также напряженно-деформированного состояния при резонансных колебаниях, поскольку именно в этот момент времени конструкция подвергается воздействию максимальных нагрузок.
В этих случаях решение задачи (2.17) приведет к неоправданно большим затратам машинного времени. Кроме того, при вычислении перемещений в момент времени, соответствующий резонансу с помощью уравнения (2.17), необходимо учитывать нелинейную зависимость матрицы демпфирования [С] от перемещений, а это приводит к дополнительным затратам. Если же демпфирование не учитывать, как это делается во многих задачах, то на собственной частоте решение уравнения (2.17) стремится к бесконечности /8/.
Более простой способ определения характеристик динамического напряженно-деформированного состояния заключается в следующем. Решаем задачу о собственных значениях уравнения (2.17) и получаем п собственных решений в виде пар (иЧ (7= 1,/г). Здесь п - размерность
матриц конструкции, wf - значение собственной частоты колебаний, <д. -собственный вектор, или вектор форм колебаний. Нормированный вектор

Рекомендуемые диссертации данного раздела