第一章叶片结构和强度计算.pptVIP

偏心载荷弯矩弯应力合成应力剪切应力凸肩T型叶根避免一般T型叶根轮缘上比较大的偏心载荷弯应力轮缘支反力产生的弯矩偏心载荷产生的弯矩减小轮缘截面弯应力方向相反T型叶根一端固定的悬臂梁凸肩凸肩T型叶根静不定梁卡氏定理变形体在某集中力H作用点的挠度等于变形位能对该力的偏导最大弯矩（I-I截面）H为支反力最大弯应力（I-I截面）合成应力（I-I截面）I-I截面上离心拉应力II-II截面弯矩H为支反力II-II截面弯应力II-II截面合成应力II-II截面上离心拉应力枞树型叶根一般是等强度分布，各齿受力均匀，并且载荷可以重新分配叉型叶根可以有一叉、两叉、多到六叉、七叉，铆钉有一排、两排或三排有骑缝与中间销钉，主要是看对叶根削弱程度决定采取哪种形式。可以承受大载荷1.5有限元方法的基础知识及叶根轮缘的有限元分析有限单元法的基本思想将连续体划分为有限个在结点处相连接的小单元，然后利用在各单元内假设的近似函数来分析逼近全求解域上的未知场函数常用单元线单元轴力杆弯曲梁杆梁实体单元六面体单元五面体单元四面体单元面单元4结点四边形8结点四边形3结点四边形6结点四边形轴力杆单元单元形函数单元内位移场可假定为单元结点位移为解得a1,a2单元形函数或插值函数M1，M2在叶片底部出气边、进气边和背部产生的弯应力通常出气边弯应力?出比?进和?背都要大冲击式叶片?很小，可忽略不计进出气边弯应力背部弯应力估算例题1-1变截面叶片各截面的气流弯应力。已知数据如下：设计工况流量G=19.85kg/s周向速度C1u=334m/s，C2u=－10m/s轴向速度C1a=74.6m/s，C2a=87.4m/s叶片前后压差?p=0.588?104N/m2叶片数Z2=142节矩t=3.16?10-2m部分进气度e=1过载系数K=Gmax/G=1.4设计工况下的气流力，周向力轴向力合成力底部截面最大弯矩叶片各截面进、出气边缘及背部弯应力计算如下基于三维流场分析的气动载荷末四级三维实体计算域50％叶高静压静压周向平均子午分布周向速度矢量离心力引起的弯曲应力计算偏心拉伸变截面叶片某截面以上叶片部分的重心和旋转中心的连线—离心力的辐射线不通过该截面的形心，离心力对该截面的作用是偏心拉伸若离心力辐射线通过某截面形心，则在该截面上不会产生弯应力离心力引起的弯应力的计算离心力的弯矩离心弯应力合成应力合成应力通过调整偏心距的大小和符号可调整离心弯应力的大小和符号（拉伸或压缩），从而抵消或部分抵消气流弯应力调整叶片在叶轮上的安装位置（安装值b）安装值b最佳安装值使叶片最危险(应力最大)截面的合成应力为最小时的安装值最佳安装值图解法作各截面合成应力与安装值的关系线图，其中最大的两条应力线的交点对应的安装值为最佳安装值bM叶片“弯折”在圆周方向使各截面互相做很小的平移，使离心弯矩MA和气流弯矩Mbd满足方程式实施非常困难，一般不用围带、拉金对叶片气流弯应力的影响气流力作用使叶片中气流弯应力减小叶片变形围带、拉金变形围带、拉金抵抗变形产生反弯矩部分抵消气流力弯矩叶片组刚性系数等截面叶片上作用的围带反弯矩考虑反弯矩后，等截面叶片底部截面弯矩M(0)考虑反弯矩后，等截面叶片底部截面弯应力?(0)随着刚性系数增大，应力比值最后趋近于2/3几何特性1.3叶片截面的几何特性形心坐标截面积惯性矩截面系数截面积形心坐标对y、z的静矩形心坐标对z、y轴的惯性矩和惯性积对通过截面形心C，平行于z、y轴的zC、yC轴的惯性矩和惯性积对最小和最大主惯性轴的惯性矩及夹角截面系数对叶片进出气边对叶片背部对出气边对进气边数值计算方法将叶片分段，实际就是梯形积分公式梯形法截面积对z、y轴的静矩惯性矩及惯性积数值计算方法叶片分段后用高次曲线代替，且区间不等分高斯公式高斯公式1.4叶根和轮缘的强度计算承受叶片和轮缘本身的离心力轮缘承受离心力和气流力叶根透平运行时离心力和温度影响轮缘周向尺寸增大叶根松动，减小叶根间作用力该松动只能伸入到叶根第一对径向支承面由于离心力作用，叶根和轮缘的径向贴紧面计算出的弯应力偏安全由叶片工作部分到叶根第一对径向支承面的部分可以自由变形计算叶根时，作用在叶