基于材料损伤演化的钛合金螺旋铣孔切削力仿真模型

切削力仿真是降低实验验证成本、优化工艺参数的有效途径,但是螺旋铣孔为偏心加工,切削力仿真时材料损伤过程难以描述且网格畸变严重,大大局限了仿真预测的应用.通过引入物理分离准则,将断裂能演化方式定义为指数演化方式,确定断裂能参数为44350 N/m,结合加工周期内轴向和切向进给量取值范围,优化网格划分参数,最终通过ABAQUS软件实现了四齿立铣刀螺旋铣孔稳定加工阶段中单位公转周期的三维有限元模型构建.结果表明,断裂能的演化方式和网格划分参数的合理选取能够有效提高切削力仿真模型的准确性,螺旋铣孔轴向切削力和切向切削力的平均预测值为实验值的91.7%和92%,且最大误差不超过9%.模型在不同齿数(单齿、两齿、三齿、四齿)、相同几何结构立铣刀的螺旋铣孔切削力仿真中亦体现出较强的可扩展性.

基于等效刃型矢量法的钛合金螺旋铣孔切削力机械模型研究

为了准确预测钛合金螺旋铣孔过程中多齿复杂刃型专用刀具瞬时切削力的变化规律,采用等效刃型矢量法建立专用刀具的切削力机械模型。通过分析螺旋铣孔运动学特征,实现任意切削点运动轨迹的数学描述;对刀具在稳定加工阶段产生的未变形切屑与加工表面进行几何仿真分析;根据双刃切削原理,计算端刃的等效刃长及其未变形切屑的切削深度与切削宽度,同时结合侧刃的切削力分析,构建整体切削力机械模型;最后,通过试验标定切削力模型系数,实现切削力仿真值预测。结果表明,该仿真值能够准确预测专用刀具的瞬时切削力变化规律,说明等效刃型矢量法是实现螺旋铣孔切削力建模中的有效途径。

工业汽轮机稳定性校核方法分析

汽轮机能够稳定地固定在座架上是汽轮机正常运行的保证。通过对工业汽轮机结构的分析,首先给出了一种利用碟形弹簧对汽轮机稳定性进行调整的方法。然后,基于汽缸的结构提出了一种稳定性校核模型。利用该模型可以在机组设计初期完成对汽轮机稳定性的校核,避免机组运行时出现因稳定性不佳需要对管道进行调整的情况。该校核方法区别于常规的NEMA SM 23准则,充分考虑到了汽轮机系统的整体性。实践证明,该校核方法安全有效,满足工程设计要求。

一种工业汽轮机高温蒸汽法兰拧紧力矩的计算方法研究

法兰连接在工业设备中运用极为广泛,为了避免设备中介质泄漏,需要给法兰提供合适的预紧力,预紧力是通过拧紧力矩来实现的。在高温高压工况下,合适的拧紧力矩显得更加重要。鉴于此,通过对某汽轮压缩机组中汽轮机新蒸汽入口法兰进行分析,计算出所需的拧紧力矩,然后建立数学模型,通过有限元仿真分析,验证方法的可行性。

一种波纹膨胀节的等效数值模拟计算方法研究

为了补偿管道因拉伸、压缩或弯曲产生的位移,在管道设计中,经常增加波纹膨胀节。在透平机械行业中,经常应用波纹膨胀节来补偿汽轮机与冷凝器之间因热胀而产生的位移,但鉴于波纹膨胀节的特殊性能,一般有限元程序很难计算带有波纹膨胀节的管路系统。基于此,提出了一种用梁单元近似模拟波纹膨胀节的理论计算方法,运用该理论计算方法进行数值模拟,并结合某重点汽轮压缩机组项目,验证了该方法的合理性。

工业汽轮机大型排汽缸气动分析与结构优化

为了改善工业汽轮机排汽缸气动性能,降低流动损失,采用数值模拟方法对一种大型工业汽轮机排汽缸的气动特性与流场结构进行了计算与分析。揭示了造成工业汽轮机排汽缸气动损失的重要方面,同时提出了针对排汽缸重要结构参数的多种优化方案,并进行详细计算与分析。针对每种优化方案,阐明了优化机理与工业汽轮机排汽缸本身的优化局限性。研究结果表明:对工业汽轮机排汽缸的重要结构参数优化可以显著提高排汽缸的气动性能,改善流场。

汽轮机启动时汽缸偏差产生原因及对机组影响分析

通过对作用在汽轮机上的管道力和汽缸上存在的温差分析,说明了温差是引起汽缸左右偏差的主要原因。根据汽轮机滑销系统的设置特点,验证了该偏差值对机组静体部分的中心偏移量影响是有限的,不会导致机组的动静擦碰。得出了机组启动时,不能以汽缸左右偏差值的大小作为评判停机依据的结论。

工业汽轮机初参数偏离许可区域研究

分析了汽轮机初参数偏离对运行安全性带来的影响,提出了一种过渡区偏移工程判定方法,用以指导确定工业汽轮机初参数偏离许可区域,并将该方法应用于100000 Nm 3/h空分装置汽轮机实例,工程判定结果与设计软件计算结果较为一致,证明提出的工程判定方法是实用有效的。

含夹杂物轴承钢中裂纹的萌生与扩展

针对轴承钢中夹杂物周围应力集中导致的疲劳剥落,建立了一种结合连续损伤力学的内聚力模型,用于模拟滚动接触循环加载下的裂纹萌生与扩展。基于内聚力模型的损伤起始准则和损伤演化规律,利用VUMAT子程序结合连续损伤力学构造了新的损伤演化方式,实现循环加载下的损伤累积,建立了基于内聚力模型的疲劳损伤累积失效模型,对含夹杂物模型的疲劳裂纹萌生与扩展进行了模拟,并研究了载荷条件和接触区摩擦因数对裂纹萌生与扩展以及疲劳寿命的影响。研究结果揭示了微观裂纹的萌生与扩展过程,为认识滚动接触疲劳提供了基础。

夹杂物对轴承滚动接触应力场的影响分析

建立基于无限边界的含夹杂物滚动轴承赫兹接触有限元模型,分析夹杂物位置深度、夹杂物与基体材料的弹性模量比和不同类型夹杂物对轴承滚动接触应力分布的影响,分析脂润滑状态下夹杂物对滚动接触应力场的影响,探究了接触区摩擦因数对次表层应力场的影响。结果表明:夹杂物对应力场的影响随其位置深度的增加而减弱;软夹杂物产生的应力集中效应随其弹性模量增大而减小,硬夹杂物产生的应力集中效应随其弹性模量增大而增大;在其他参数相同时,具有不规则棱角边缘的AlN夹杂物对应力场的影响更明显;切向摩擦力导致最大Von Mises应力位置向零件表面偏移,当接触区摩擦因数增大到一定数值后,轴承中最先发生微观疲劳裂纹的位置从夹杂物附近转移到零件表面。

百万千瓦级压水堆核电站汽动辅助给水泵研究

为响应国家大力推进核电站国产化建设的要求,打破国内核电站核二、三级泵之汽动辅助给水泵长期以来依靠进口的局面,杭州汽轮机股份有限公司联合其他相关单位于2008年3月至2010年6月13日进行了汽动辅助给水泵的联合研制,并已通过国家级鉴定。现对汽动辅助给水泵技术参数、结构原理、控制系统进行了详细介绍,综合设备各部分结构得出以下结论:该设备结构紧凑,安装简捷,调速系统安全可靠,调节性能迅速、稳定,整体性能达到国际同类产品先进水平。

“无垫铁”调整螺栓的应用及安装研究

考虑到燃气轮机及汽轮机等大型设备安装用垫铁的调整便利性及调整后的退出机制,设计选用了新型垫铁结构,采用了“无垫铁”调整螺栓来满足相关大型设备的“无垫铁”安装要求。详细介绍了“无垫铁”调整螺栓安装方式,并对有底盘和无底盘的两种安装方式汽轮机组在使用了“无垫铁”调整螺栓之后进行了有限元分析,结果表明:M36、M48两种型号的“无垫铁”调整螺栓自身均符合强度和刚度要求,同时有底盘和无底盘的两种安装方式汽轮机组在使用了“无垫铁”调整螺栓之后的强度和刚度也符合要求。

汽轮机联轴器护罩的分析与改进

针对某机组现场运行时联轴器护罩温度过高,同时存在油气泄漏的问题,利用有限元分析方法,建立护罩数字模型,给出恰当的边界条件,并对护罩的流场进行了模拟、求解,对护罩结构进行了改进设计。通过现场的测试,验证改进结果的合理性,达到预期目的。

纸基蜂窝零件固持中压紧机构和铁粉填料装置设计

基于磁场和摩擦吸附原理的纸基蜂窝零件在固持过程中,利用铁粉作为介质传递摩擦力对蜂窝零件进行固持,蜂窝零件下表面与固持平台上表面是否接触,铁粉填充高度和区域是否满足设计计算要求,都会对最终的固持效果产生明显的影响。为了得到良好的固持效果,研制了一套基于分布式弹簧的蜂窝材料压紧装置和基于皮带输送的铁粉填充系统。试验表明:预压紧装置能够实现蜂窝芯与蜂窝固持平台的完好接触,基于皮带输送的铁粉填充装置能够实现厚度可控制和区域的均匀完整填料。