非典型气动荷载下压缩机叶轮疲劳强度分析.pdf

第 51 卷第 9 期 机 械 工 程 学 报 Vol.51 No.9 2015 年 5 月 JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING May 2015 DOI ：10.3901/JME.2015.09.082 * 非典型气动荷载下压缩机叶轮疲劳强度分析 1, 2 3 4 4 1, 2 3 1, 2 栗玉领 徐胜利 杨树桦 孟继纲 李祎曼 黄金芷 关振群 (1. 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室 大连 116023； 2. 大连理工大学工程力学系 大连 116023； 3. 大连理工大学能源与动力学院 大连 116023； 4. 沈阳鼓风机集团有限公司 沈阳 110869) 摘要：针对气动激励下压缩机叶轮疲劳破坏问题，研究气动激振力的频域特性以及叶轮共振特性，提出相应的叶轮疲劳强度 校核及失效分析方法。对某离心压缩机叶轮非定常气动荷载计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)计算结果进行傅 里叶变换，获得其频率、幅值与相位特征，重点分析气动激振荷载在相邻叶片间的相位关系。对于在相邻叶片间相位差循环 对称分布的典型荷载分量，通过干涉图确定叶轮的共振模态，对于相位差非循环对称分布的非典型荷载分量，通过激振频率 下叶轮动应力在各节径的分布情况确定叶轮的共振模态。基于叶轮静应力和共振动应力计算结果进行疲劳分析。结果表明， 计算预测的疲劳破坏位置与实际发生疲劳裂纹位置相吻合，相位差非循环对称分布的非典型气动荷载激起叶轮零节径的共振 是引起叶轮疲劳失效的主要原因。 关键词：叶轮；流体激振；相位；共振；疲劳 中图分类号：TH45 Fatigue Strength Analysis of Compressor Impeller under Non-typical Aerodynamic Load 1, 2 3 4 4 1, 2 LI Yuling XU Shengli YANG Shuhua MENG Jigang LI Yiman HUANG Jinzhi3 GUAN Zhenqun1, 2 (1. State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipment, Dalian University of Technology, Dalian