Предметом исследования дипломного проекта является газотурбинная установка мощностью 50 МВт. Дипломный проект состоит из 6 глав, одна из которых является вводной. В вводной части рассказывается о видах бандажей. Во второй главе рассматриваются условия работы рабочей лопатки пятой ступени турбины ГТУ., а также производится предварительная оценка НДС рабочей лопатки. Третья глава посвящена особенностям напряженно-деформированного состояния бандажной полки рабочей лопатки ГТУ. В четвертой главе проводится определение метода решения задачи, выбор расчетного пакета, возможности расчетного пакета ANSYS. Пятая глава посвящена определению напряженно-деформированного состояния для двух конструкций бандажной полки. В шестой главе представлены результаты расчетов. Исследования, проведенные в дипломном проекте, могут быть использованы для дальнейших исследований рабочих лопаток ГТУ с бандажом.

• Кафедра: Турбины, гидромашины и авиационные двигатели
  • «Утверждаю»
    • Зав. кафедрой ________________Н.А. Забелин
  • (подпись)
    • ПЛАН
• 5.1 Обзор конструкций бандажных полок рабочих лопаток газовых и паровых турбин
  • Научный руководитель _______________________________________/Ласкин А.С./
    • План принял к исполнению _____________________
• 1. Вводная часть
  • 1.1 Виды конструкций бандажных полок
  • 2.Условия работы рабочей лопаткипятой ступени турбины ГТУ
  • 2.1. Предварительная оценка НДС рабочей лопатки ГТУ
  • По зависимостям на рисунке 3.5 и их сопоставлению можно судить о доминирующем влиянии вида исследуемого сопротивления. Из рисунка 3.5 следует, что определение декремента при произвольной амплитуде возможно только в случае n=1, то есть вязком сопротивлении. При сухом трении n=0 декремент с ростом амплитуд уменьшается, а при квадратичном сопротивлении возрастает.
  • 3.2.Характеристики вынужденного движения систем с различными видами сопротивления
  • 4.Метод решения задачи. Выбор расчетного пакета. Возможности расчетного пакета ANSYS
  • 4.1.Метод конечных элементов
  • В связи с тем, что инженерный расчет не дает полной оценки напряженно-деформированного состояния, особенно для случаев концентрации напряжений, необходимо использовать метод конечных элементов (МКЭ), который является мощным и надежным средством исследования поведения конструкций в условиях сложной формы, к которой относятся рабочие лопатки.
  • В настоящее время на рынке программного обеспечения имеется большое количество комплексов МКЭ, в том числе ANSYS, NASTRAN, ABAQUS, COSMOS и др. Традиционно эти продукты относятся к категории CAE (ComputerAidedEngineering) программного обеспечения, применяемого при проектировании машиностроительных, строительных и других конструкций. Эта категория программного обеспечения занимает прочное место в списке CAD/CAM/CAE/GIS/ PDM, продуктами из которого в том или ином виде пользуется большинство инженеров во всем мире.
  • Метод конечных элементов ANSYS широко известен и пользуется популярностью среди инженеров-исследователей, занимающихся вопросами динамики и прочности. Средства МКЭ ANSYS позволяют проводить расчеты статического и динамического напряженно-деформированного состояния конструкций (в том числе геометрически и физически нелинейных задач механики деформируемого твердого тела), форм и частот колебаний, анализа устойчивости конструкций, нелинейных переходных процессов и др.
  • При использовании метода конечных элементов начинают с изучения свойств элементов конечных размеров. При установлении этих свойств могут использоваться уравнения, описывающие поведение континуума, но размеры элементов остаются все время конечными, интегрирование заменяется конечным суммированием, а дифференциальные уравнения в частных производных заменяются системами алгебраических уравнений. Сплошная область с бесконечным числом степеней свободы представляется, таким образом, дискретной моделью с конечным числом степеней свободы. При этом если удовлетворяются условия полноты, то с увеличением числа конечных элементов и уменьшении их размеров поведение дискретной системы приближается к поведению сплошной среды. Существенной особенностью такого подхода является то, что он в принципе применим к исследованию конечных деформаций анизотропных тел любой геометрической формы при произвольных краевых условиях, так как препроцессор МКЭ позволяет как импортировать, так и создавать заново достаточно сложные геометрические модели для дальнейших расчетов.
  • Во многих случаях логически взаимосвязанное применение средств CAD и CAE приводит к существенному ускорению подготовки расчетных моделей для исследования прочностных, динамических и иных рассчитываемых свойств, и характеристик проектируемой конструкции. Одними из наиболее распространенных и освоенных специалистами комплексов CAD является AutoCAD, средство для трехмерного моделирования деталей, поверхностей, сборок.
  • Поэтому в данной работе все геометрические модели были созданы в программе AutoCAD, а расчеты на прочность и вибрационные характеристики были рассчитаны в программе ANSYS.
  • Однако численный анализ, к которому относится МКЭ, требует некоторой идеализации реальной конструкции. Поэтому несмотря на мощное развитие вычислительной техники результаты вычислений по МКЭ не свободны от ошибок. Ошибки могут возникать на различных стадиях конечно-элементного анализа: при постановке задачи, построении модели, численном решении. Ошибки постановки задачи могут возникать, когда выбранный тип конечных элементов или их размер не соответствуют физическому поведению материала в конструкции. Однако основным источником ошибок является некорректное задание граничных условий. Ошибки, связанные с численным решением систем уравнений, обычно менее значимы, чем перечисленные типы ошибок.
  • 4.2.Напряженно-деформированное состояние рабочей лопатки ГТУ (с помощью МКЭ программыANSYS)
• 6. Результаты расчетов
• 6.1. Расчет первого варианта бандажной полки
• 6.1.1. Бандаж без заделки
• 6.1.2. Бандаж с зазором 0,5 мм
• 6.1.3.Бандаж с зазором 1 мм
• 6.1.4.Бандаж с идеальным защемлением
• 6.2. Расчет второго варианта бандажной полки
• 6.2.1. Бандаж без заделки
• 6.2.2. Бандаж с зазором 0,5 мм
• 6.2.3.Бандаж с зазором 1 мм
• 6.2.4.Бандаж с идеальным защемлением
• Заключение и выводы
• Список литературы