[發明專利]一種汽輪機T型葉根預扭葉片的有限元分析方法

在審

• 申請號: 201910314520.2
• 申請日: 2019-04-18
• 公開（公告）號: CN110032814A
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 李央;馬義良;王健;劉劍;梁天賦;趙洪羽;武芏茳;劉瑤;馬小樂;張迪;高鐵印
• 申請（專利權）人: 哈爾濱汽輪機廠有限責任公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 劉冰

一種汽輪機T型葉根預扭葉片的有限元分析方法，涉及計算機輔助工程技術領域，為解決現有技術中對于T型葉根預扭葉片的的有限元分析葉片強度、振動頻率和葉片預扭特性的需求問題，包括：步驟一：幾何模型處理，選取葉片、填隙條及轉子的部件制作一個扇區內的幾何模型；步驟二：CAE模型處理，對幾何模型進行循環對稱部分切割后畫六面體網格模型，根據需求定義葉片、轉子、填隙條的材料、邊界和載荷等并提交計算；步驟三：CAE后處理，分析葉片各個工況下靜應力，使用頻率SAFE圖分析葉片頻率，分析各個接觸面的接觸面積與接觸應力大小。本發明能有效分析葉片在汽輪機不同運行工況下的靜強度，振動特性以及預扭特性，并且能提高30％工作效率。

技術領域

本發明涉及計算機輔助工程(CAE)技術領域，具體為一種汽輪機T型葉根預扭葉片的有限元分析方法。

背景技術

葉片是汽輪機的心臟，是極為重要的零件，它直接起著將蒸汽或燃氣的熱能轉變為機械能的作用，葉根是將葉片固定在葉輪或轉鼓上的連接部分，它應保證在任何運行條件下的連接牢靠，同時力求制造簡單、裝配方便。

T型葉根具有結構簡單，加工和裝配方便等特點，隨著汽輪機中T型葉根預扭葉片使用的不斷增加，對葉片的有限元分析提出了高效性、經濟性、準確統一性等多方面的要求。但是預扭葉片的有限元分析不但要分析葉片強度與振動頻率，同時還要考核葉片的預扭特性。

現有技術中僅有對預扭葉片的強度分析方法，但是并沒有針對預扭葉片的振動頻率和預扭特性的分析方法，這難以滿足現今汽輪機領域的需求。

發明內容

本發明的目的是：針對現有技術中僅有對預扭葉片強度的分析方法，并沒有針對預扭葉片的振動頻率和預扭特性的分析方法的從而導致葉片的分析結果與實際存在較大差異的問題，提供一種針對預扭葉片強度、振動頻率和預扭特性的分析方法。

本發明采用如下技術方案實現：一種汽輪機T型葉根預扭葉片的有限元分析方法，包括以下步驟：

步驟一：幾何模型處理

首先選取單級葉片、單級填隙條以及單級葉片對應的轉子的部件幾何模型，然后使用三維軟件制作一個扇區內的幾何模型；

步驟二：CAE模型處理

首先對幾何模型進行循環對稱部分切割，然后對切割后的模型在網格劃分軟件中畫六面體網格模型，最后在CAE計算軟件中根據需求定義葉片、轉子、填隙條的材料數據，并定義接觸、邊界和載荷等設置，隨后提交作業并進行計算；

步驟三：CAE后處理

分析葉片各個工況下靜應力，得到葉片所受靜應力強度，使用頻率SAFE圖通過危險區域避開率來考核葉片振動特性，分析各個接觸面的接觸面積與接觸應力大小得到預扭結構的預扭特性。

進一步的，所述CAE計算軟件為ABAQUE軟件。

進一步的，所述三維軟件為NX。

進一步的，所述網格劃分軟件為ANSA或Hypermesh。

進一步的，在所述六面體網格模型中，葉片為整體的六面體網格，填隙條和轉子為一體的六面體網格。

進一步的，所述葉片的部分非關心區域用四面體過度。

進一步的，所述的材料數據為葉片、轉子、填隙條在不同溫度下的密度、線脹系數、彈性模量、導熱系數、比熱等材料屬性。