汽轮机低压外缸强度分析中自由度耦合方法

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1、第43卷第1期Vo1．43No．12014年3月Mar．2014汔轮相低压外缸强度分析巾的自由度耦舍方法汪勇，杨宇，邓志成，史进渊(上海发电设备成套设计研究院，上海200240)摘要：建立了实体单元、壳单元和梁单元三类单元节点自由度耦合计算模型，并通过与全实体模型的对比验证了计算的精确性。将节点自由度耦合方法应用于汽轮机低压外缸的强度和屈曲计算分析中，建立了两套包含实体单元、壳单元和梁单~L2--类单元的汽轮机低压外缸模型。经过计算，得到了额定负荷稳态工况下汽轮机低压外缸的位移场、应力场、屈曲放大系数以及屈曲模态。通过对比分析计算结果，验证了不同类型单元节点自由度耦合方法用于复杂结构强

2、度计算中的正确性。关键词：有限元；低压外缸；强度分析；屈曲分析中图分类号：TK263．1文献标识码：A文章编号：1672—5549(2014)01—0050—06NodalDOFCouplingMethodofDifferentTypeElementsandItsApplicationinStrengthandBucklingAnalysisofTurbineLPOuterCasingWANGYong，YANG，DENGZhi—cheng，SHIJin-yuan(ShanghaiPowerEquipmentResearchInstitute，Shanghai200240，China)A

3、bstract：TheNodalDOFcouplingvalidatingmodelofsolid，shellandbeamelementswasbuilt．Theaccuracyofthismodelwasprovedbycomparingtheresultswithfullsolidelementmode1．TwodiscretizedmodelsofturbineLPoutercasingwerebuiltbynodalDOFcouplingmethodusingdifferentelementtypes．Strengthandbucklingstabilityanalysiso

4、fturbineLPoutercasingwasperformedandthedeformationandstressdistributionofturbineLPoutercasingwereobtained．TheresultsoftwomodelsdemonstratetheaccuracyofnodalDOFcouplingmethodusedinlargecomplicatemode1．Keywords：finiteelementmethod；LPoutercasing；strengthanalysis；bucklinganalysis汽轮机低压外缸的主结构一般由钢板、钢块有

5、限元计算时需要考虑彼此的节点自由度耦合问和钢管等焊接而成。低压外缸的强度和屈曲是结题。构安全性设计重点关心的内容⋯。在计算机技术本文通过数值试验方法，将不同类型单元连尚不发达的过去，一般通过简化的理论公式计算接的模型与全实体模型的计算结果进行对比，证或通过有机玻璃模型试验来评估汽缸的强度和屈明了这些处理的合理性，然后将这些处理方法应曲性能。随着计算机的不断发展，近二三十年用于汽轮机外缸的强度及屈曲分析中。来，数值计算方法被广泛应用于汽轮机低压外缸的强度和屈曲计算中。为了进行强度及屈曲1不同单元的节点自由度的有限元分析，通常将钢板简化为片体用壳单元离散，将钢管简化为线体用梁单元离散，将钢

6、块直在结构计算中，三维实体单元、空间壳单元和接使用实体单元离散。由于实体单元、壳单元和空间梁单元三类单元的自由度情况为：梁单元三类单元节点分别具有不同的自由度，在实体单元节点有三个自由度，分别为、和收稿日期：2013—10—29修订日期：2014．01—06基金项目：国家科技重大专项项目(2013ZX06005007)；上海市科委基础研究重点资助项目(11JC404500)；上海发电设备成套设计研究院青年创新基金项目(201106020Q)；国家核电技术公司员工自主创新项目(SNP—KJ-CX-2014-14)作者简介：汪勇(1983一)，男，江西鹰潭人，工程师，西安交通大学硕士，主要

7、从事发电设备强度、寿命、可靠性等方面的研究。本论文获得2013年中国动力工程学会透平专委会学术研讨会优秀论文奖。囡II15