理论教育 如何进行叶片强度的有限元核算?

如何进行叶片强度的有限元核算?

时间:2023-06-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:一般而言,形状复杂的零部件受载后,截面的大部分产生基本应力,截面突变处出现峰值应力。基本应力对零部件的强度起主要作用,峰值应力起局部作用,两者总称为一次应力。不是由载荷引起的应力,称为二次应力或次应力,如残余应力。故峰值应力在疲劳强度计算中对许用应力的选取起重要影响。本节结合某200 mm级动叶片对有限元强度核算进行介绍。

如何进行叶片强度的有限元核算?

随着现代科学技术的发展,人们不断设计生产出新的更精密的机器设备,设计中要求工程师在设计阶段就能精确地预测出产品的技术性能、强度、寿命等,并需要对结构的静、动力强度等技术参数进行分析计算。近年来在计算机技术和数值分析方法的支持下发展起来的有限元分析方法为解决这些复杂的设计分析计算问题提供了有效的手段。有限元应力分析可用于确定机体结构上的外部载荷所引起的应力应变,用于静强度校核、耐久性分析、损伤容限分析、设计阶段研制试验项目选择、关键部位的确定、材料选择、强度验证试验中载荷情况确定等,应力分析结果同时也是全机和部件传力分析的重要依据。

一般而言,形状复杂的零部件受载后,截面的大部分产生基本应力,截面突变处出现峰值应力。基本应力对零部件的强度起主要作用,峰值应力起局部作用,两者总称为一次应力。不是由载荷引起的应力,称为二次应力或次应力,如残余应力。基本应力、峰值应力和次应力,对许用应力的影响是不同的,应区别对待。例如在静载荷下,峰值应力处产生局部塑性变形后应力重新分布,故峰值应力对静载许用应力的影响不大。但在交变载荷下,零部件常在峰值应力处首先出现疲劳裂纹而被破坏。故峰值应力在疲劳强度计算中对许用应力的选取起重要影响。次应力在一般情况下对许用应力影响不大,但在热加工工艺很差的情况下,零部件往往会出现过大的残余应力,甚至在不受载荷的情况下自行爆裂,这时的次应力对许用应力的影响就很重要。综上所述,基本应力、峰值应力和次应力对许用应力的影响是随着不同条件而变化的。应该创造条件,例如改变零部件结构以降低峰值应力等措施使许用应力向着有利的方向发展。

计算方法对确定安全系数和许用应力的影响是明显的。20世纪60年代起,随着有限元数值分析方法的应用,对结构的峰值应力的了解更确切了,安全系数的许用值便有可能随着应力分析精确度的提高而降低。(www.daowen.com)

本节结合某200 mm级动叶片对有限元强度核算进行介绍。

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