离心压缩机再制造闭式叶轮强度分析及寿命预估

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1、离心压缩机再制造闭式叶轮强度分析及寿命预估重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：李浩指导教师：曹华军教授博导专业：机械制造及自动化学科门类：工学重庆大学机械工程学院二O一五年五月StrengthAnalysisandLifePredictionforCentrifugalCompressorRemanufacturingClosedImpellerAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfo

2、rtheMaster’sDegreeofEngineeringByLiHaoSupervisedbyProf.CaoHuajunSpecialty:MechanicalManufacturing&AutomationCollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2015中文摘要摘要离心压缩机在我国的应用极其广泛，其核心功能部件叶轮的工作环境和承载情况复杂，叶轮极易发生失效现象。离心压缩机叶轮再制造是基于先进

3、再制造修复技术的叶轮制造新模式，能充分利用失效叶轮的价值，符合我国发展循环经济、构建资源节约型和环境友好型社会的战略需要。对离心压缩机再制造叶轮载荷的分析和剩余寿命的预估是确保再制造叶轮安全工作的重要研究手段。本文结合国家重点基础研究发展计划（973计划）项目“机械装备再制造的基础科学问题”及高等学校博士学科点专项科研基金课题“再制造机械零部件服役寿命演变机理及预估方法研究”，在再制造机械零部件服役寿命的现行研究基础上，利用有限元方法进行离心压缩机再制造闭式叶轮的强度分析和寿命预估，为闭式叶轮再制造

4、及安全服役提供依据。首先，根据有限元基本思想和求解步骤，结合对离心压缩机再制造闭式叶轮分析的具体过程，提出了再制造闭式叶轮的有限元强度分析方法。综合考虑再制造闭式叶轮的工作可靠性，提出了基于Fe-safe疲劳分析软件的有限元疲劳分析方法，给出了针对再制造闭式叶轮的疲劳寿命分析流程。其次，选取某离心压缩机闭式叶轮的缺口特征进行再制造修复，建立再制造闭式叶轮三维模型；提出具有普遍适用性的分块结构化映射方法，基于此方法对再制造闭式叶轮进行六面体有限元网格划分，叶轮整体网格及再制造区域的网格分布均匀，质量良

5、好。再次，利用有限元分析软件对再制造闭式叶轮的强度进行离心力、气动力、装配应力和预应力模态分析，研究再制造工艺对闭式叶轮结构强度的影响，确保再制造闭式叶轮静强度和动强度都满足强度要求，保证其安全可靠运转。最后，根据再制造闭式叶轮满足低应力高循环次数的高周疲劳特点，选用名义应力法对再制造闭式叶轮进行疲劳分析，确定叶轮基体材料FV520B的S-N曲线、载荷谱信息和相应的疲劳累计损伤理论，计算其从开始服役到出现疲劳破坏的寿命。关键词：再制造闭式叶轮，有限元方法，强度分析，疲劳，寿命预估I英文摘要ABSTR

6、ACTCentrifugalcompressoriswidelyusedinourcountry,impellerisitscorefunctionpartwithcomplexworkingenvironmentandbearingcondition,soitispronetofailure.Centrifugalcompressorimpellerremanufacturingisanewmanufacturingmodebasedonadvancedremanufacturingrepairt

7、echnology,whichcanmakefulluseofthevalueoffailedimpeller,anditmeetsthecountrystrategicneedstodevelopcirculareconomyandconstructenvironment-friendlysociety.Toanalysistheloadsandestimatetheresiduallifeofcentrifugalcompressorremanufacturingimpellerisanimpo

8、rtantresearchmeanstoensurethesafetyworkofremanufacturingimpeller.Thispapercombinedthenationalkeybasicresearchdevelopmentplan(973plan)project"Basicscientificproblemsofmanufacturedmachineryandequipment"andtheSpecializedResearchFundfortheD