[发明专利]一种用于汽轮机叉型叶根叶片的有限元计算方法

权利要求书

1.一种用于汽轮机叉型叶根叶片的有限元计算方法，其特征在于：所述一种用于汽轮机叉型叶根叶片的有限元计算方法是通过如下步骤实现的：

步骤一、在UG-NX软件中创建三维实体计算模型：

采用循环对称算法时叉型叶根叶片和轮缘要包含两个节距的实体，叉型叶根叶片的结构形式包括叉型叶根叶片的围带（1）、叉型叶根叶片工作部分（2）、叉型叶根叶片中间体（3）、叉型叶根（4）、销钉（5）和叉型轮缘（6），对叉型叶根叶片的围带（1）和叉型轮缘（6）进行切割处理;

步骤二、在ANSA软件中对实体模型进行网格划分：

将实体模型导入到ANSA中，实体内部接触表面的部分细化网格，并保持实体形状与网格一致；

步骤三、将inp格式网格文件导入有限元分析软件Abaqus中，根据需求定义三维叶片材料数据、运行工况，定义接触、边界和载荷设置；

步骤四、提交有限元计算方案；

步骤二中划分网格的基本原则是：

步骤A、将叉型叶根叶片的围带（1）自身画成一体；

步骤B、将叉型叶根叶片工作部分（2）画成一体；

步骤C、将叉型叶根（4）与叉型叶根叶片中间体（3）画成一体；

步骤D、将叉型轮缘（6）画成一体；

将划分好的叉型叶根叶片的围带（1）、叉型叶片、叉型叶根（4）和叉型轮缘（6）按照实际装配情况在ANSA中装配好后，以inp文件格式导出；

步骤三中根据需求定义三维叶片材料数据、运行工况，定义接触、边界和载荷设置的具体步骤如下：

步骤三（一）、在有限元网格计算模型上定义三维叶片材料数据，包括：

三维叶片材料在不同温度下的密度；

三维叶片材料在不同温度下的线胀系数；

三维叶片材料在不同温度下的弹性模量；

三维叶片材料在不同温度下的塑性数据；

三维叶片材料在不同温度下的导热系数；

三维叶片材料在不同温度下的比热；

将定义好的材料赋给相应的装配体；

步骤三（二）、在有限元网格计算模型上定义前处理需要的三维叶片面集合、节点集合、单元集合、载荷分析场，具体过程为：

定义二十一个三维叶片面集合、六个节点集合、一个单元集合、一个载荷分析场；

所述二十一个三维叶片面集合为：

叶片围带与围带之间的四个接触面；

叶片叶根与叶根之间的两个接触面；

叶根与轮槽接触面之间一个叶根面；

叶片叶根与销钉之间的三个叶根面；

叶根与轮槽接触面之间的一个轮槽面；

叶片轮槽与销钉之间的三个轮槽面；

销钉与叶片叶根、轮槽之间的三个销钉面；

循环对称面、主表面、从表面；

两个叶片压力表面；

所述六个节点集合为：

轮槽进汽侧端面节点、轮槽出汽侧端面节点、轮槽转子中心节点、销钉进汽侧端面中部节点、销钉出汽侧端面中部节点、用于加载热载荷的所有模型节点；

所述一个单元集合为：

用于加载离心力的所有模型单元；

所述一个载荷分析场为：

第一蒸汽压力场；

步骤三（三）、定义三维叶片运行工况包括：

叉型叶根叶片预应力；

叉型叶根叶片起机时强度；

叉型叶根叶片蒸汽弯应力强度；

叉型叶根叶片离心力强度；

叉型叶根叶片蠕变松弛强度；

叉型叶根叶片在跳机时的强度；

叉型叶根叶片在甩负荷时的强度；

叉型叶根叶片整圈动频率；

步骤三（四）、定义三维叶片相关设置：

定义叉型叶根叶片接触设置：叉型叶根叶片围带与围带之间、叉型叶片叶根与叶根之间、叶根与轮槽之间、叶根与销钉之间、轮槽与销钉之间的位置和摩擦系数；

定义叉型叶根叶片循环对称设置：叉型叶根叶片只数、叶片旋转中心；

定义叉型叶根叶片位移约束设置：叉型叶根叶片转子中心、转子端面；

定义叉型叶根叶片载荷设置：叉型叶根叶片围带与围带之间的过盈载荷、叶根与叶根之间的过盈载荷、叶片蒸汽压力载荷、叶片离心力载荷；

定义叉型叶根叶片温度设置：三维叶片在起机时的、叶片在稳态时的温度、叶片在跳机或甩负荷时的温度、叶片在装配时的温度。