有限元分析在汽轮机设计中的应用.pdf

制造业信島化
ANUFACTURING NFORMATIZAMON E/H/CAD/CAM/CAE/CAPP
有限元分析在汽轮机设计中的应用
张忠良,顾卫东
(哈尔滨汽轮机厂有限责任公司,哈尔滨150090
摘要:有限元作为一种强有力的分析方法,已成为工程结构分析的主流。而以有限元为理论基础的大型通用程序,成
为结构分析与设计的最基本工具。在对超临界、空冷机组等新产品的开发中,我们应用有限元软件进行强度振动分析
等,确保了机组安全运行。
关键词:有限元;汽轮机;冷凝器水室轮槽铣床支架;主汽阀调节阀
中图分类号:TK263
文献标识码:A
文章编号:1002-2333(2012)02-0094-02
1引言
有限元是求解连续问题的数值方法,是用计算机辅助
求解复杂工程和产品结构强度、刚度、屈曲稳定性、动力响
应、热传导、三维多体接触、弹塑性等力学性能的分析计
算,以及结构性能的优化设计等问题的一种近似数值分析
方法。它可以把复杂的结构划分为很多小的单元,近似于
真实结构。单元越小,节点越多,计算精度也就越高。
图3设计实体模型
图4设计实体模型
比较著名的大型通用有限元程序有 MSC/NASTRAN,
应力分布
位移分布
ANSYS, ADINA,SAP等,这些程序包括线性、非线性结构下之间的距离为800mm。为了减小后挡板的变形,将后挡
静力分析、动力分析、温度场分析、热成力分析、模态响应板的厚度由原来的22mm变为现在的30mma
分析等。在国际上应用广泛,国内同行业的上汽、东汽、哈
由于600MW冷凝器水室结构尺寸比较大,应用户的
锅、哈电也都应用有限元进行强度振动分析。笔者公司在要求进行了水压实验,应用有限元方法进行精确分析和
这方面也做了一些应用研究工作。
优化设计。
2有限元程序应用研究
2.2轮槽铣床支架应力分析
在分析一个物体或系统中的压力和变形时有限元分
由于公司300MW、
析是一种常用的手段,此外它还被用来分析许多其它问600MW转子轮槽铣床任
题,如热传导、流体力学和电力学。
务量非常大,但二手轮槽
2.1600MW冷凝器水室刚度分析
侁床主要加工.200MW以
首先根据图纸所给的实际尺す做出前水室的实体模下转子,任务量较少,为此,
型,并对实体模型进行网格划分,如图1和图2所示。
对二手轮槽铣床支架进行
分析,研究是否可以加工
300MW600MW转子。
图5实体模型和有限元
网格划分
根据实测尺寸进行有
限元实体建模和刚格划分,采用四面体单元,见图5。
由于低压转子为对称结构、支架施加300MW、600MW
压转子轴承载荷分析结果如图6和图7所示。
图1设计实体模型
图2设计实体模型的
网格划分
应力和位移分析:在实体内部承受5kg的泵水压力
以及由水本身的自重所产生的压力,这种情况下所受的
最大的应力值为1020MPa,最大的位移为9.33mm。应力
和位移分析如图3和图4所示。
为了减小两侧面板的变形,将法兰加工面上的所有
图6应力分析结果
图7位移分析结果
T型钢竖肋的宽都由原来的20mm变为40mm,而且在出
将轴承载荷力直接施加支架上,去掉应力集中,支架
水管位置由原来的2根支撑管变为4根支撑管,它们上最大应力为26.2MPa,最大变形为0.04m
94机械工程师2012年第2期
制琶业信息化
育/建模/ CAD/CAM/CAE/ CAPP MANUFACTURG INFORMATIZATION
外圆磨削表面粗糙度的BP网络建模与验证
简金辉
(湖南海捷精密工业有限公司,长沙410205)
摘要:基于零件加工表面粗糙度在线检测困难问题,应用BP网络建模对外圆磨削加工表面粗糙度值进行预测,并通
过实验验证所建模型的正确性,同时也验证了实验数据的准确性。
关键词:表面粗糙度;磨削参数;BP网络;建模
中图分类号:TP391.7
文献标识码:A
文章编号:1002-2333(20121)02-0095-02
The Modeling and Verification of BP Network on External Cylindrical Grinding Surface Roughness
TIAN J Jin-hui
(Ilunan Ilicam Precision Industry Co.. Ltd. Changsha 410205, China)
Abstract: Based on the difficulty of on-line measuring workpiece surface roughness, the BP network modeling is used
to forecast the value of external cylindrical grinding surface roughness. The correctness of the modeling is verified
through experiments, meanwhile it can verify the accuracy of experimental datas
Key words: surface roughness; grinding parameters; BP network; modeling
1引言
削表面粗糙度预测中。
机械加工表面质量的一个重要指标就是表面粗糙度,
本文通过 MATLAB软件对外圆磨削表面粗糙度值
它是一个反映零部件表面微观几何形状特性的特征量,已进行BP网络建模,并对学习训练样本以外的几组磨削实
加工表面粗糙度对零部件的使用性能有着很大的影响。验参数(我公司自行生产的外圆磨床所做实验得到的参
而磨削加工以其加工质量高、加工范围广以及工作效率高数)进行加工表面粗糙度值预测,并验证所建立BP网络
等优势在机械加工中得到越来越广泛的应用、因此对磨削模型的正确性。通过实验与软件相结合,能够减少实验次
表面粗糙度的研究显得尤为重要。
数,取得了较好的验证效果。
由于磨削加工过程复杂,建立的多数模型都无法很2理论基础
好地与实际情况相吻合,因此其预测精度很低。随着智能
BP网络由于其简单的结构,稳定的工作状态,是当
理论研究的深入,已在车削、铣削工件表面粗糙度识别控前人工神经网络中使用最为广泛的一种。其模型结构如
制中引入智能理论的研究,而对磨削表面粗糙度的预测图1所示,BP网络采用多层结构,结构一般由输入层、
研究才刚刚开始2,因此本文把人工神经网络引入到磨输出层及隐含层(可有一个或多个)组成。每层由多个神
根据上述应力分析结果,认为二手轮槽铣床支架能
承受300MW、600MW低压转子重量,可以加工300MW、
600MW转子,因而提高了公司加工能力。
2.3超临界主汽阀调节阀温度场应力场分析
根据设计方案,建立超临界主汽阀节阀有限元分
析实体模型,并进行网格划分,由于结构复杂,采用四面
图10主汽阀调节阀温度场图11主汽阀调节阀热应力
体单元,如图8和图9。
3结论
随着计算机的不断发展,有限元软件不仅计算精度
高,还具有强大的前