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第一章汽轮机振动第一节叶片的振动一、叶片的振动叶片是根部固定的弹性杆件，当受到一个瞬时外力的冲击后，它将在原平衡位置附近做周期性的摆动，这种摆动称为自由振动，振动的频率称为自振频率。
当叶片受到一周期性外力(称为激振力)作用时，它会按外力的频率振动，而与叶片的自振频率无关，即为强迫振动。
在强迫振动时，若叶片的自振频率与激振力频率相等或成整数倍，叶片将发生共振，振幅和振动应力急剧增加，可能引起叶片的疲劳损坏。
若叶片断裂，其碎片可能将相邻叶片及后边级的叶片打坏，还会使转子失去平衡，引起机组强烈振动，造成严重后果。
由此可知，叶片振动性能的好坏对汽轮机安全运行影响很大，因此必须对叶片振动问题进行研究。
（一）引起叶片振动的激振力汽轮机工作时，引起叶片振动的激振力主要是由于沿圆周方向汽流不均匀而产生的。
根据频率高低，激振力可分为高频激振力和低频激振力。
1. 高频激振力由于喷管出汽边有一定的厚度及叶型上的附面层等原因，喷管出口汽流速度沿圆周分布不均匀，使得蒸汽对动叶的作用力分布不均匀。
动叶每经过一个喷管所受的汽流力就变化一次，即受到一次激振。
对于全周进汽的级，该激振力的频率为:式中Zn—级的喷管数通常Zn=40～80，n=50r／s，则激振力的频率f=2000～4000Hz，故称为高频激振力。
对于部分进汽的级，若部分进汽度为e、级的平均直径为dm，则激振力的周期T和频率f分别为1第2页22. 低频激振力由于制造加工的误差及结构等方面的原因，级的圆周上个别地方汽流速度的大小或方向可能异常，动叶每转到此处所受汽流力就变化一次，这样形成的激振力频率较低，称为低频激振力。
产生低频激振力的主要原因有：①个别喷管加工安装有偏差或损坏；②上下隔板结合面的喷管结合不良；③级前后有加强筋，汽流受到干扰；④部分进汽或喷管弧分段；⑤级前后有抽汽口。
若一级中有i 个异常处，则低频激振力频率为：f in （二）叶片的振型叶片的振动有弯曲振动和扭转振动两种基本形式，弯曲振动又分为切向振动和轴向振动。
第六节汽轮机叶片的动强度一、叶片动强度概念运行实践证明：汽轮机叶片除了承受静应力外，还受到因汽流不均匀产生的激振力作用。
该力是由结构因素、制造和安装误差及工况变化等原因引起的。
对旋转的叶片来说，激振力对叶片的作用是周期性的，导致叶片振动，所以叶片是在振动状态下工作的。
当叶片的自振频率等于脉冲激振力频率或为其整数倍时，叶片发生共振，振幅增大，并产生很大的交变动应力。
为了保证叶片安全工作，必须研究微振力和叶片振动特性，以及叶片在动应力作用下的承载能力等问题，这些属于叶片动强度范畴。
运行经验表明，在汽轮机事故中，叶片损坏占相当大比重，其中又以叶片振动损坏为主。
据国外统计，叶片事故约占汽轮机事故25％以上。
据国内1977年对1156台汽轮机统计，发生叶片损坏或断裂事故者约占31．7％。
应该指出，迄今为止还不能精确地对叶片动应力进行理论计算。
因此，下面只介绍激振力和叶片自振频率、动频率的计算，以及叶片安全准则和调频方法。
二、激振力产生的原因及其频率计算叶片的激振力是由级中汽流流场不均匀所致的。
造成流场不均的原因很多，归纳起来可分为两类：一类是叶栅尾迹扰动，即汽流绕流叶栅时，由于附面层的存在，叶栅表面汽流速度近于零、附面层以外汽流速度为主流区速度，当汽流流出叶栅时在出口边形成尾迹，所以在动静叶栅间隙中汽流的速度和压力沿圆周向分布是不均匀的，另一类是结构扰动，如部分进汽、抽汽口、进排汽管以及叶栅节距有偏差等原因引起汽流流场不均匀，都将对叶片产生周期性的激振力，因而使叶片发生振动。
当叶片自振频率与激振力频率相等时，无论激振力是脉冲形式还是简谐形式，都会使叶片发生共振。
当自振频率为激振力频率的整数倍时，只有脉冲形式激振力才会引起叶片共振。
当自振频率等于激振力频率或前者是后者的整数倍而共振时，称为两者合拍。
在汽轮机中叶片的激振力都是以脉冲形式出现的。
因5，6．2所示为叶片自振频率为脉冲激振力频率的三倍时的振幅变化情况。
基于单向流固耦合的叶轮强度和振动研究杜子学;韩山河;刘雅黔;查雷【摘要】为了获得某带分流叶片的离心式压气机叶轮更为真实详细的应力状态,建立三维实体模型;采用流体动力学和有限元方法,对其进行单向流固耦合分析,构建叶轮单通道三维流场模型和结构有限元模型;利用软件之间的接口,实现了流场与结构场之间的压力数据传递,获得离心力和气动力共同作用时的叶轮最大应力和应变的分布,进而完成叶轮静强度的分析计算,并验证了叶轮强度的可靠性;利用静力结果进行模态分析,分析了转速对固有频率的影响,得到在常用转速下的共振点.【期刊名称】《重庆交通大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2014(033)002【总页数】4页(P142-145)【关键词】车辆工程;离心式压气机;流固耦合;应力;模态分析;共振【作者】杜子学;韩山河;刘雅黔;查雷【作者单位】重庆交通大学机电与汽车工程学院,重庆400074;重庆交通大学机电与汽车工程学院,重庆400074;重庆德蚨乐机械制造有限公司,重庆401122;重庆交通大学机电与汽车工程学院,重庆400074【正文语种】中文【中图分类】U464.332;TK421.80 引言在压气机整个通道中，叶轮是唯一对流体做功的部件，它将同轴连接的涡轮提供的机械能转化为流体的压力能和动能，所以在压气机正常工作时，叶轮的受力非常复杂，除了受离心力、气动力和热应力外，还受到振动交变负荷的影响。
在离心压气机中，叶轮设计的好坏对压气机的性能起着决定性作用，但随着增压器压比和转速的不断提高，叶轮机械负荷增加，寿命要求更长，成本要求更低，这就使得以结构优化为目的的结构分析变得更为重要[1]。
叶轮在流动的气流场中，流体对叶轮的工作性能产生一定的影响，结构的扰动反过来影响流场，从而形成一个流固耦合模型[2]。
通过单向流固耦合分析，在一定程度上可得到更为准确的强度和振动数据，叶轮的强度分析的目的是计算叶轮在工作载荷下的变形、应力分布及最大应力的大小[3]，以验证叶轮结构是否可靠，为压气机的设计提供依据。
汽轮机调频叶片与不调频叶片振动强度安全准则在工业的世界里，汽轮机就像一位伟大的指挥家，指挥着能量的交响乐。
它的调频叶片和不调频叶片就像是乐团里的不同乐器，彼此配合，才能奏出美妙的乐章。
可是，大家有没有想过，这些叶片在高速旋转的时候，会产生什么样的振动呢？要是振动强度过大，可是会出事的哦！想象一下，如果一个小提琴拉得太用力，弦断了，乐器就得退休了。
汽轮机的叶片也是一样，振动太厉害，不但影响工作效率，还可能导致整个机器“罢工”。
说到振动强度，大家可能觉得这听上去有点儿高大上，其实就像平时我们走路的时候，不小心摔了一跤，那种“咣当”的声音就是振动。
这种声音如果太频繁，机器就像在发脾气。
调频叶片是为了保持旋转的稳定性而设计的，尤其是在负荷变化大的时候。
没错，这就像是一个人在坐过山车的时候，手里拿着饮料，必须得稳住，才能不洒一地。
这调频叶片的工作就是这样，确保汽轮机在各种情况下都能平稳运行。
然而，不调频叶片就有点儿“放飞自我”的感觉，尤其是在遇到负荷变化的时候。
像一只任性的孩子，时不时就要跳出来捣乱。
振动强度一旦超过安全准则，机器就可能会受到损害，严重的话还可能引发事故。
大家想象一下，机器突然冒烟，那可真是“叫天天不应，叫地地不灵”。
这时候，就得麻烦维修工人来出场了，保不齐还得停工几天，真是损失惨重。
说到安全准则，哎呀，这个可是关键中的关键。
就像是家里的安全守则，平时不能大意，尤其在工作环境中，更不能掉以轻心。
调频叶片和不调频叶片的振动强度都有相应的标准，确保在运行过程中不会出现问题。
大家都知道，预防胜于治疗，早些规避风险总比后面处理事故要好得多。
就像是出门前检查一下钥匙、钱包，要是落下了，可就尴尬了！怎么才能保证这些叶片在运行中的振动强度都在安全范围内呢？定期的检测和维护是必不可少的。
就像照顾宠物一样，要时不时带它去医院检查，才能确保它健康。
这里面包含了很多技术手段，比如振动监测、实时数据分析等等。
这些听起来可能有点儿复杂，但其实就是利用一些现代科技，帮助我们“看透”叶片的状态。
汽轮机不调频叶片振动强度安全准则1. 引言1.1 研究背景汽轮机是一种常见的动力机械设备，被广泛应用于发电、航空、船舶等领域。
在汽轮机中，叶片是起到引导气流和转动作用的重要部件，其振动状况直接影响着汽轮机的稳定运行和安全性能。
随着科技的不断发展和汽轮机工作环境的不断变化，汽轮机叶片振动强度问题日益引起人们的关注。
不调频叶片振动强度是汽轮机安全运行的重要指标之一，其分析和评估对于预防事故的发生具有重要意义。
目前，关于汽轮机不调频叶片振动强度的研究还存在很多问题和不足，尚缺乏统一的安全准则和规范。
有必要对汽轮机不调频叶片振动强度进行深入研究，制定科学、合理的安全准则，以保障汽轮机的安全运行和工作效率。
本文旨在探讨汽轮机不调频叶片振动强度的分析方法和安全准则制定的依据，为汽轮机的安全管理提供参考。
1.2 研究目的汽轮机不调频叶片振动强度是一个重要的问题，对于汽轮机的安全运行具有重要意义。
本文旨在通过对汽轮机不调频叶片振动强度进行分析，制定相应的安全准则，以提高汽轮机运行的安全性和稳定性。
研究目的主要包括以下几个方面：1. 确定不调频叶片振动强度的影响因素，分析叶片振动强度与汽轮机运行状态之间的关系，揭示叶片振动强度可能对汽轮机运行造成的影响。
2. 基于对不调频叶片振动强度的分析，制定相应的安全准则，明确不同运行状态下的叶片振动强度限制，以保证汽轮机运行的安全性。
3. 探讨如何选择相关参数，以确保安全准则的科学性和适用性，为汽轮机的安全运行提供有力支持。
通过本文的研究，将为汽轮机的安全运行提供有效的参考依据和指导，提高汽轮机的运行效率和安全性。
【完成】2. 正文2.1 汽轮机不调频叶片振动强度分析汽轮机不调频叶片振动强度分析是确保汽轮机运行安全稳定的重要环节。
振动是指叶片在转子转动时由于叶片自身结构、气体动力学等因素引起的周期性变形和位移，叶片振动强度的大小直接影响着汽轮机的安全运行。
振动强度分析主要包括静态变形分析、动态响应分析和模态分析等内容。
航空发动机强度与振动课程设计报告姓名：肖庭文专业：飞行器动力工程班级：080141H指导教师：李书明（教授）但敏二0一一年十一月题目及要求题目 基于ANSYS 的叶片强度与振动分析1.叶片模型把叶片简化为根部固装的等截面悬臂梁。
叶片模型如右图所示，相关参数如下：叶片长度：0.04m 叶片宽度：0.008m叶片厚度：0.002m叶根截面距旋转轴的距离为0.16m 材料密度：3m /kg 7900弹性模量：a11P 10.12泊松比 ： 0.32.叶片的静力分析（1）叶片在转速为5000rad/s 下的静力分析。
要求：得到von Mises 等效应力分布图，并对叶片应力分布进行分析说明。
3.叶片振动的有限元分析（1）叶片静频计算与分析要求：给出1到10阶的叶片振型图，并说明其对应振动类型。
（2）叶片动频计算与分析要求：计算出叶片在转速为1000rad/s ，2000rad/s,4000rad/s,8000rad/s,10000rad/s 下的动频值，用表格形式表示。
（3）共振分析要求：根据前面的计算结果，做出叶片共振图（或称Campbell 图），找出叶片的共振点及共振转速。
4. 按要求撰写课程设计报告说明：网格划分必须保证结果具有一定精度。
各输出结果图形必须用ANSYS 的图片输出功能，不允许截图。
课程设计报告基于ANSYS 的叶片强度与振动分析1.ANSYS 有限元分析的一般步骤 （1）前处理前处理的目的是建立一个符合实际情况的结构有限元模型。
在Preprocessor 处理器中进行。
包括：分析环境设置（指定分析工作名称、分析标题）、定义单元类型、定义实常数、定义材料属性（如线弹性材料的弹性模量、泊松比、密度）、建立几何模型（一般用自底向上建模：先定义关键点，由这些点连成线，由线组成面，再由线形成体）、对几何模型进行网格划分（分为三个步骤：赋予单元属性、指定网格划分密度、网格划分）在本课程设计中，先在Preferences 中定义了所要研究的对象是structural （结构），然后在Preprocessor 中定义材料的类型为structural solid->Brick 8node 45，再设定材料密度为DENS=7900kg/m 3，弹性模量为EX=a11P 10.12 ，泊松比为PRXY=0.3 。
长沙航空职业技术学院学报JOURNAL OF CHANGSHA AERONAUTICAL VOCATIONAL AND TECHNICAL COLLEGE第21卷第1期2021年3月V ol.21 No.1Mar. 2021DOI:10.13829/ki.issn.1671-9654.2021.01.002基于ＡＢＡＱＵＳ的某型发动机涡轮叶片静强度及振动特性分析周际鹏，陈清阳，罗铁彬（国营长虹机械厂，广西 桂林 ５４１０００）摘要：应用ABAQUS 有限元分析软件对某型发动机涡轮叶片的静强度和振动特性进行分析，得到了涡轮叶片的应力和位移分布云图，验证了涡轮叶片静强度的可靠性，得出涡轮叶片的各阶固有频率及振型，并绘制坎贝尔共振曲线图，计算涡轮叶片在发动机各工况下的共振裕度，对其发生共振的可能性进行了分析。
根据静强度和振动特性的仿真结果，对涡轮叶片的维护修理和发动机试车等方面提出了相应建议。
关键词：涡轮叶片；静强度；振动特性；共振中图分类号：V215 文献标识码：A 文章编号：1671-9654（2021）01-0006-04Analysis of Static Strength and Vibration Characteristics of Engine Turbine Blades Based onABAQUSZHOU Ji-peng, CHEN Qing-yang, LUO Tie-bin（State-owned Changhong Machinery Factory, Guilin Guangxi 541000）Abstract: ABAQUS finite element analysis software is used to analyze the static strength and vibration characteristics of engine turbine blade. The stress and displacement distribution nephogram of the turbine blade is obtained. The reliability of the static strength of the turbine blade is verified. The natural frequencies and vibration modes of the turbine blades are obtained, the Campbell resonance curve is drawn, the resonance margin of the turbine blades under various operating conditions is calculated, and the possibility of the resonance is analyzed. Based on the simulation results of static strength and vibration characteristics, some suggestions on turbine blade maintenance and engine test are put forward.Key words: turbine blade ；static strength ；vibration characteristics ；resonance 收稿日期：2020-08-20作者简介：周际鹏（1992- ），男，湖北仙桃人，工程师，力学硕士，研究方向为发动机结构损伤修复。
