汽轮机转子多变量随机动态响应与可靠性分析

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1、第53卷第5期汽轮机技术V01．53No．52011年l0月TURBINETECHN0L0GYOct．2011汽轮机转子的多变量随机动态响应及可靠性分析周宗和，杨自春，徐焘，葛仁超，朱江江(1海军_Y-程大学船舶与动力学院蒸汽动力实验室，武汉430033；2海军驻沈阳地区航空军事代表室，沈阳110034；3海军驻哈尔滨汽轮机厂有限责任公司军事代表室，哈尔滨150046；4海军湛江地区装备修理监修室，湛江524005)摘要：为了满足汽轮机转子的高可靠性设计要求，利用ANSYS的APDL语言二次开发功能，考虑汽轮机转子材料物性参数和载荷参数等多随机变量同时作用的情况，将积分随机有限元法嵌入

2、到ANSYS软件当中，编制汽轮机转子的多变量随机应力应变均值及其各阶中心矩的计算程序，通过与Monte—Carlo模拟方法相对比，验证了该方法的正确性。根据计算得出的汽轮机转子最大应变的各阶中心矩，通过Gram—Charlier级数拟合得到汽轮机转子应变随机响应的概率密度函数，并依据可靠度计算公式计算得出转子的可靠度。同样与直接Monte—Carlo模拟方法相比较，计算结果表明，两者相对误差较小，验证了采用级数拟合方法的合理性。关键词：汽轮机转子；积分随机有限元；APDL；可靠性分类号：0242文献标识码：A文章编号：1001．5884(2011)05-0335-04Stochasti

3、cMuhivariableDynamicResponseandReliabilityAnalysisoftheTurbineRotorZHOUZong．he，YANGZi．chun，XUTao，GERen．chao，ZHUJiang-jiang(1CollegeofNavalArchitectureandPower，NavalUniv．ofengineering，Wuhan430033，China；2NavyAviationOfficetoSstandforPLAinShenyang，Shenyang110034，China；3NavalDeputyOfficeofHarbinTurb

4、ineCompanyLimited，Harbin150046，China；4NavyEquipmentRepairMonitorSection，Zhanjiang524005，China)Abstract：Inordertoimprovethereliabilhyoftheturbinerotordesign，usedAPDLwhichwasthesecondarydevelopmentfunctionofANSYSandconsideredtherandomcharacterofthematerialparametersandloadparametemoftheturbineroto

5、r，theintegralstochasticfiniteelementmethodwasembeddedintoANSYS，andthecalculationprogrammodulewasgeneratedwhichcouldcalculatethediferentordercentralmoments，andthemeanofthestressandthestrainoftheturbinerotor，andthentheMonte—Carlosimulationresultsverifyitsefficiencyandquick．Followingthedifferentord

6、ercentralmomentsofthemaximumstrainoftheturbinerotor，theprobabilitydensityfunctionofthestrainwasfittedbytheGram—Charlierseries，andthereliabilityoftherotorwascalculatedthroughthereliabilitycomputingformula．AgainsttheMonte-Carlomethod，theresultsshowthattheseriesfittedexistslessrelativeerrorwiththeM

7、onte．Carlomethodandisviable．Keywords：turbinerotor；integralstochasticfiniteelement；APDL；reliability理论价值和现实的工程背景。0前言目前，研究随机结构的常用方法可分为两类：统计类方法和非统计类方法，其中统计类方法需要对模型进汽轮机转子u0是汽轮机组的核心部件之一，转子的寿行大量的反复模拟计算，当模型比较复杂时该类方法并不适命决定整个汽轮机的寿命。在实