接触分析在汽轮机隔板强度计算中的应用.pdf

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1、第56卷第1期汽轮机技术Vo1．56No．12014年2月TURBINETECHN0L0GYFeb．2014接触分析在汽轮机隔板强度计算中的应用董成龙，孙涛，王晓放，杨凤珍(大连理工大学能源与动力学院。大连116024)摘要：介绍了传统经验公式Wahl法和目前普遍采用的有限元数值计算方法，指出在对汽轮机隔板强度进行有限元计算时，设定合理准确的边界条件至关重要。通过对某汽轮机厂的实际隔板模型进行计算对比，表明在处理隔板的支承情况时，采用接触分析有限元法能更准确地计算隔板体的挠度和应力。关键词：汽轮机隔板；Wah

2、l法；接触分析有限元法；挠度分类号：TK263．2文献标识码：A文章编号：1001—5884(2014)01-0006．-03ApplicationofContactFEMontheStrengthCalculationofSteamTurbineDiaphragmsDONGChenglong，SUNTao，WANGXiao-fang，YANGFeng—zhen(DalianUniversityofTechnologySchoolofEnergyandPower，Dalian116024，China)Abst

3、ract：Asthesteamturbinesdeveloptothedirectionoflargecapacityandhighparameter，thereliabilityofsteamturbinediaphragmsisincreasinglydrawingattention．ThispaperhasabriefintroductiontoWahlmethodandnumericalcomputationmethodusuallyusedatpresent．Intheprocedureofcalc

4、ulatingsteamturbinediaphragm’Sstrength，definingreasonableboundaryconditionsisveryimportantaccordingtotherealworkingstatus．AnactualdiaphragmmodelfromoneTurbineWorksisanalyzedinthispaper，provingthatcontactFEM，usedtosimulateitssupportingconditions，canobtainmor

5、eprecisedeflectionandstressresultsofthediaphragmbody．Keywords：steamturbinediaphragm；Wahlmethod；contactFEM；deflection在汽轮机隔板槽中，汽轮机工作时，在两侧压差的作用下，隔O前言板被压紧在隔板槽的一侧，隔板槽并不是绝对刚性，它会发生一定量的弹性变形。本文应用ANSYS软件，对某汽轮机隔板是汽轮机的重要部件，工作中承受着两侧蒸汽的压厂的实际隔板进行了计算，通过对比研究两种隔板外环处边力差，若没有足够

6、的强度和刚度，会导致过大的应力和变形，界条件的计算结果，表明边界条件对隔板的应力和变形有较严重时甚至出现动静相碰等重大安全事故。尤其是随着大大的影响。把隔板在隔板槽中的支承情况视作接触问题来处理的数值计算，能更准确模拟隔板的支承情况。容量、高参数机组的大量使用，汽轮机隔板的安全性引起人们更大的重视，对其强度计算的准确性也提出了更高的要求。1基本原理在汽轮机隔板的强度计算中，Wahl法等经验公式被普1．1Wahl法遍采用，这些方法简单易行，但这些经验公式对计算模型都Wahl法是经典的隔板强度计算方法，其计算原理

7、是把作了一些简化和假定，如不考虑静叶的存在等，因此通常适隔板当作曲梁，利用了曲梁斜弯曲理论的近似解法，能比较用于静叶较短的高压级隔板，而对中低压级隔板计算结果偏正确地反映隔板的受力状态。由于不考虑静叶存在，将隔板差较大，并且一般无法计算静叶中的应力”。看作是整块半圆环，因此该方法对静叶较短的高压级隔板较随着近些年计算机技术的进步，有限元方法得以快速发为准确，但对中低压级隔板计算有一定偏差，并且不能够计展，大型商用有限元计算软件如ANSYS等随之出现，工程技算静叶中的应力。其计算公式如下：术人员可以利用这些商用

8、有限元计算软件对大型、复杂结构隔板体的最大挠度值为：体，例如隔板，进行强度计算。但是隔板的形状和受力情况．复杂，如何给定隔板合理的计算边界条件就显得尤为重要。△=()·等以往有关隔板的数值计算文献中，对隔板外环面的处理大都隔板体的最大应力值为：视作刚性支承，即将与隔板套结合的隔板外环面的轴向位移z(o．1D0)s—约束为零，这与实际情况是有些差异的J。因为隔板是装配收稿日期：2013-04—16基金