[发明专利]一种汽轮机T型叶根预扭叶片的有限元分析方法

说明书

一种汽轮机T型叶根预扭叶片的有限元分析方法，涉及计算机辅助工程技术领域，为解决现有技术中对于T型叶根预扭叶片的的有限元分析叶片强度、振动频率和叶片预扭特性的需求问题，包括：步骤一：几何模型处理，选取叶片、填隙条及转子的部件制作一个扇区内的几何模型；步骤二：CAE模型处理，对几何模型进行循环对称部分切割后画六面体网格模型，根据需求定义叶片、转子、填隙条的材料、边界和载荷等并提交计算；步骤三：CAE后处理，分析叶片各个工况下静应力，使用频率SAFE图分析叶片频率，分析各个接触面的接触面积与接触应力大小。本发明能有效分析叶片在汽轮机不同运行工况下的静强度，振动特性以及预扭特性，并且能提高30％工作效率。

技术领域

本发明涉及计算机辅助工程(CAE)技术领域，具体为一种汽轮机T型叶根预扭叶片的有限元分析方法。

背景技术

叶片是汽轮机的心脏，是极为重要的零件，它直接起着将蒸汽或燃气的热能转变为机械能的作用，叶根是将叶片固定在叶轮或转鼓上的连接部分，它应保证在任何运行条件下的连接牢靠，同时力求制造简单、装配方便。

T型叶根具有结构简单，加工和装配方便等特点，随着汽轮机中T型叶根预扭叶片使用的不断增加，对叶片的有限元分析提出了高效性、经济性、准确统一性等多方面的要求。但是预扭叶片的有限元分析不但要分析叶片强度与振动频率，同时还要考核叶片的预扭特性。

现有技术中仅有对预扭叶片的强度分析方法，但是并没有针对预扭叶片的振动频率和预扭特性的分析方法，这难以满足现今汽轮机领域的需求。

发明内容

本发明的目的是：针对现有技术中仅有对预扭叶片强度的分析方法，并没有针对预扭叶片的振动频率和预扭特性的分析方法的从而导致叶片的分析结果与实际存在较大差异的问题，提供一种针对预扭叶片强度、振动频率和预扭特性的分析方法。

本发明采用如下技术方案实现：一种汽轮机T型叶根预扭叶片的有限元分析方法，包括以下步骤：

步骤一：几何模型处理

首先选取单级叶片、单级填隙条以及单级叶片对应的转子的部件几何模型，然后使用三维软件制作一个扇区内的几何模型；

步骤二：CAE模型处理

首先对几何模型进行循环对称部分切割，然后对切割后的模型在网格划分软件中画六面体网格模型，最后在CAE计算软件中根据需求定义叶片、转子、填隙条的材料数据，并定义接触、边界和载荷等设置，随后提交作业并进行计算；

步骤三：CAE后处理

分析叶片各个工况下静应力，得到叶片所受静应力强度，使用频率SAFE图通过危险区域避开率来考核叶片振动特性，分析各个接触面的接触面积与接触应力大小得到预扭结构的预扭特性。

进一步的，所述CAE计算软件为ABAQUE软件。

进一步的，所述三维软件为NX。

进一步的，所述网格划分软件为ANSA或Hypermesh。

进一步的，在所述六面体网格模型中，叶片为整体的六面体网格，填隙条和转子为一体的六面体网格。

进一步的，所述叶片的部分非关心区域用四面体过度。

进一步的，所述的材料数据为叶片、转子、填隙条在不同温度下的密度、线胀系数、弹性模量、导热系数、比热等材料属性。