基于区间有限元的汽轮机叶片非概率可靠性分析.pdf

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1、第32卷第4期动力工程学报Vf)1．32NO．42O12年4月ChineseSocietyofPowerEngineeringApr．2()12文章编号：1574—7607(2O12)040296—06中图分类号：TK263．3文献标识码：A学科分类号：470．30基于区间有限元的汽轮机叶片非概率可靠性分析韩志杰，王璋奇(华北电力大学能源动力与机械工程学院，保定071003)摘要：考虑汽轮机叶片设计参数的选取存在不确定性，利用非概率可靠性理论并结合区间有限元方法对汽轮机叶片的静态结构响应进行了研究．由于不确定参数确定的区间有限元控制方程中系数可能存在相关性，利用泰勒

2、展开对非线性的区间刚度矩阵进行线性化处理，避免系数之间的相关性，采用改进迭代解法求解区间有限元控制方程，获得叶片静态结构响应(即应力和变形)的区间范围，并结合实例对叶片响应值与解析解进行了比较．结果表明：改进迭代解法的计算结果能够满足工程应用，并且可定量判断出叶片的可靠程度．关键词：汽轮机；叶片；区间有限元；非概率可靠性；不确定性；静态响应Non—probabilisticReliabilityAnalysisofSteamTurbineBladeBasedonlntervalFiniteElementMethodHANZhi—jieWANGZhang—qi(Sch

3、oolofEnergy，PowerandMechanicalEngineering，NorthChinaElectricPowerUniversity，Baoding071003，China)Abstract：Consideringtheuncertaintyofturbinebladedesignparameters，staticresponseofbladeWaSstudiedbasedonnon—probabilisticreliabilitytheoryandintervalfiniteelementmethod．Toavoidthecorre—lation

4、possiblyexistingamongthecoefficientsofintervalfiniteelementequationsdeterminedbyuncertainparameters，thenonlinearintervalstiffnessmatrixwaslinearizedusingTaylorexpansion，whiletheinter—valfiniteelementequationssolvedbyuseoftheimprovediterativealgorithmSOastoobtainfluctuationrangeofbladeS

5、structuralstaticresponse(stressanddeformation)．Combinedwithexamples，acompari—sonhasbeenmadetothestaticresponserespectivelyobtainedhyanalyticalmethodandimprovediterativealgorithm．Resultsshowthattheimprovediterativealgorithmcansatisfytherequirementofactualengi—neeringprojects，whichmayhel

6、ptoquantitativelydeterminethereliabilityofblade．Keywords：steamturbine；blade；intervalfiniteelement；non—probabilisticreliability；uncertainty；staticresPOnse汽轮机叶片是汽轮机的关键部件，其安全程度确定性的设计，即把影响叶片性能的变量(如载荷、直接关系到汽轮机的运行及整个电站的安全．近年材料特性、结构尺寸等)看做是确定的单值变量．但来，许多科研单位对叶片的安全性进行了大量的研在实际工程中，由于存在大量的不可测或不可控因究

7、，并制定了叶片强度设计准则，但此准则是基于素，致使叶片设计参数具有不确定性或不可控性，从收稿日期：201卜O6一l6修订日期：20l1082l作者简介：韩志杰(1980)，男，河北藁城人，博士研究生，研究方向为：大型设备的可靠性及优化设计．电话(Te1．)：0312-7525044Emai】：han198O@163．con1．第4期韩志杰，等：基于区间有限元的汽轮机叶片非概率可靠性分析而影响叶片的整体性能，因此需要在准确描述设计1叶片静态响应的区间有限元模型参数不确定性的基础上研究叶片结构的可靠性．目前，以不确定性为基础研究结构可靠性的方考虑几何参数(包括长度、