旋转对称支承板机座参数化设计与结构优化

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1、第53卷第6期汽轮机技术V01．53No．62011年12月TURBINETECHN0L0GYDec．2011旋转对称支承板机座参数化设计与结构优化陈开银，买买提明·艾尼(新疆大学机械工程学院，乌鲁木齐830047)摘要：对旋转对称支承板机座的支承板进行了参数化建模，并建立了旋转对称支承板机座支承板的优化设计模型。利用ANSYS对机座支承板进行了尺寸优化分析，通过支承板相关尺寸的优化分析得到了影响机座刚度最敏感的部分是支承板宽度，同时通过改变支承板宽度尺寸得到了支承板宽度与机座径向刚度的变化关系。关键词：机座；结构优化；参数化；刚度分

2、类号：TK472文献标识码：A：史章编号：1001—5884(2011)06-0419-03ParametricDesignandStructuralOptimizationofRotationalSymmetricStrutsSuppoaCHENKai．yin．Maimaitiming·Aini(SchoolofMechanicalEngin·eering，XinjiangUniversity，Wulumuqi830047，China)Abstract：Inthispaper，theparameterizationmodelando

3、ptimaldesignmodelofrotationalsymmetricstrutssupportareestablished．SizeoptimizationisusedforrotationalsymmetricstrutssupportbyANSYS．Themostsensitivepartofthesymmetricstrutssupportisthewidth，whichisobtainedbysizeoptimization．Meanwhile，therelationshipbetweenthestrutswidtha

4、ndsupportstiffnessisfoundbychangingthesymmetricstrutswidth．Keywords：structssupport；structuraloptinfization；parameterization；stifnessXplorer，在静态力学条件下，对旋转对称支承板机座的支承0前言板部分进行了详细的尺寸优化，以便找到对机座支承刚度影响最敏感的支承板尺寸，并通过改变该尺寸的参数，从而得大型燃气轮机作为动力设备在国防、工业发电中的应用到支承板敏感参数与机座支承刚度的变化关系，找到设计时越来越

5、广泛，也越来越受到各国的重视，对其研究也越来越机座支承刚度合理的取值范围。深入。目前国内，优化技术应用于燃气轮机的研究，主要有燃气轮机温度保护回路、压气机叶型、燃烧室、进气消声1旋转对称支承板的参数化建模器等的优化设计；对支承板进行研究的主要是本课题组的成员，并取得了一定的成果J。燃气轮机旋转对称支承参数化设计可以大大提高模型的生成和修改速度，在产板机座承担两个主要的工作任务，一是支撑转子保证稳品的系列设计、优化设计及专用CAD系统开发方面都具有定运转，二是通过支撑板之间间隙为通道并用扩压器隔热排较大的应用价值。放高温高压气体。可以看

6、出旋转对称支承板机座承受转子由于在优化仿真数值计算时要求支承板的尺寸必须是重量、扭矩、高温等，发生弯曲、扭转变形，热变形、振动等，因在约束范围内连续可变的，所以必须对它进行参数化建模，此其结构的好坏将直接影响燃气轮机的动力性能和稳定性。从而大大节省模型生成和修改的速度。本研究为结构优化支承刚度对轴系的稳定性影响非常大。合理的选择支数值仿真分析提供快捷的模型保障，顺利进行优化分析，使承刚度并与转子最佳匹配是轴系稳定性的关键。一般转子用了参数化设计从而大大提高了工作效率。和轴承刚度为定值，因此只对支承刚度作为可调的匹配参根据支承板的结构特

7、点，在ANSYSWorkbench的建模模数。设计中通过转子和轴承的刚度和阻尼等参数来选定最块DesignModeler中，对其主要的参数厚度、倾角、长度和宽佳的支承刚度，因而要求支承刚度的变化范围要大。但是，度4个尺寸进行了参数化，其中驱动参数分别表示为：厚度支承刚度的变化范围除了材料机械特性外很大程度上依赖D、倾角A、宽度曰、长度，如图1所示。于支承座结构尺寸。因此，研究支承板尺寸和支承刚度之间参数化建模与尺寸优化是相辅相成的关系，首先参数化的变化关系，对轴系稳定性分析提供一定的参考数据。可以将优化中的设计变量作为驱动参数，保证优

8、化过程中设本文建立了机座结构优化的数学模型，并通过有限元方计变量与机座模型中驱动参数信息的传递与交换，优化的结重垒曼璺!件的优化设计模块Design果又可以将数据返回给建模模块，自动重新生成优化后的机收稿日期：2011-