多约束涡轮盘的有限元模型简化.pdf

节选段落一：
第三届中国 CAE 工程分析技术年会论文集
250
多约束涡轮盘的有限元模型简化
郝艳华
1
黄致建
1
于丽君
2
李景波
2
(
1
华侨大学机电及自动化学院，泉州 362021
2
沈阳黎明航空发动机公司，沈阳 110043 )
摘要摘要摘要摘要：：：：多约束涡轮盘与前一级轮盘、承力环、后轴颈、吊挂盘同时联接，具有传力关系复杂、结构中应力集
中部位多、强度及寿命问题突出等特点。文中着重研究某多约束涡轮盘有限元强度分析模型的简化方法，包
括几何模型简化、载荷处理以及边界条件处理等。应用结果表明，该方法思路合理、操作简单、工程实用性强。


节选段落二：
因此，在对其进行有限元[1]强度分析（以及
进一步的寿命分析）时，有限元模型如何简化、 图 1 多约束盘示意图
边界条件如何处理、局部应力集中部位的应力精度如何保证等问题都需要深入研究，以保证
轮盘的工作安全性。
由于该涡轮转子级数较多，应力集中部位也较多，而且榫槽槽底通气孔部位结构比较特
殊。若对整体转子采用同一 3D 有限元模型进行求解，不但会使计算量大大增加，计算精度也
无法满足要求。所以，该涡轮转子的有限元分析分阶段采用了三种简化模型：①采用 2D 轴对
称分析方法对整体转子进行二维有限元应力分析，以确定多约束涡轮盘的位移或力的边界条
件。


节选段落三：
②考虑到对称性，采用 3D 周期对称模型，对多约束涡轮盘进行三维有限元应力分析，用
以分析该涡轮盘的整体及部分应力集中区域的应力情况。③利用子模型分析方法，对螺栓孔
等应力集中部位进行三维有限元应力分析，以得到其余部分应力集中区域的应力情况。
在多约束涡轮盘与其它零部件的联接部位，2D 整体轴对称模型
均采用接触边界条件；3D 周期对称模型分别采用力和位移边界条
件；子模型分析时，采用位移边界条件。