Параметрическая оптимизация областей конечно-элементной модели лопатки вентилятора ТРДД по точности вычисления характеристик равновесия и вибрации

• Автор: Лысенко, Алексей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.07.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 157 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

УСЛОВНЫЕ БОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ПО РАСЧЕТУ НДС И ВИБРАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КРУПНОГАБАРИТНЫХ РАБОЧИХ ЛОПАТОК ВЕНТИЛЯТОРА ТРДД

1Л Особенности крупногабаритных рабочих лопаток

вентилятора

1.2 Нагрузки, действующие на лопатку вентилятора

1.3 Расчет НДС и вибрационных характеристик лопатки вентилятора ТРДД с помощью метода конечных элементов

1.4 Способы оценки качества построения конечно-элементных моделей

1.5 Выводы по главе

2 СПОСОБ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ПОСТРОЕНИЯ КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОЙ МОДЕЛИ НА ОСНОВЕ СООТНОШЕНИЙ ТЕОРИИ КОЛЕБАНИЙ УПРУГИХ ТЕЛ
2.1 Динамическая податливость трехмерного твердого упругого тела
2.2 Способ определения элементов низкой точности в конечно-элементных моделях, используемый в расчетах механических конструкций вычислительными комплексами. Диагностический комплекс качества конечного элемента.
2.3 Погрешность результатов статического анализа полученных на основе конечно-элементной модели «модель №1»
2.4 Эталонная нагрузка. Основные соотношения для вычисления статической податливости конечно-элементной модели при ее модальном анализе в случае действия трех взаимно перпендикулярных сил приложенных в каждом узле модели
2.5 Выводы по главе
3 ОПТИМИЗАЦИЯ КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОЙ МОДЕЛИ ЛОПАТКИ ВЕНТИЛЯТОРА ТРДД ПРИ РАСЧЕТЕ ЕЕ НАПРЯЖЕННО-
ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ И ВИБРАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
3.1 Компьютерная технология определения областей конечно-
элементной модели с различной точностью вычисления НДС и вибрационных характеристик
3.2 Выбор объекта исследования
3.3 Построение конечно-элементной модели лопатки вентилятора
3.4 Оптимизация конечно-элементной модели лопатки вентилятора по количеству конечных элементов
3.5 Выводы по главе
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1 Экспериментальная установка для определения частот и форм собственных колебаний лопатки вентилятора
4.2 Методика экспериментальных исследований
4.3 Численный эксперимент по исследованию вибрационных характеристик лопатки вентилятора ТРДД
4.4 Экспериментальное исследование частот и форм собственных колебаний лопатки вентилятора
4.5 Верификация результатов расчетного и экспериментального исследования частот и форм собственных колебаний лопатки вентилятора
4.6 Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А Макросы для оценки качества построения конечно-элементных
моделей
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Акты внедрения результатов диссертационной работы
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Патент на способ обеспечения вибрационной прочности
деталей ГТД
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Авторское свидетельство на программу для ЭВМ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
аэка - эквивалентное напряжение, МПа
Сщах ~ максимальная толщина профиля лопатки, м
ь - хорда лопатки ,м
f — частота собственных колебаний лопатки, Гц
п - частота вращения ротора ГТД, об/мин
Mv - эквивалентная масса упругого тела
o)v — собственная частота колебаний упругого тела
(о - частота возмущающей силы
г]ь. — коэффициент демпфирования колебаний
R(ùj) - динамическая податливость упругого тела
R(0) - статическая податливость упругого тела
Р— вес бруса,
р - плотность бруса, кг/м
V - объем бруса, м
/ - длина бруса, м
Е - модуль Юнга, Па
Х,р - коэффициенты Ламе
J - момент инерции поперечного сечения бруса, мл Д -погрешностей определения статической податливости, %
[vv3_02.mac] - макрос для оценки качества построения конечно-элементной модели механической конструкции по одному узлу каждого элемента модели; [vv3_03.mac] - макрос для оценки качества построения конечно-элементной модели механической конструкции по всем узлам каждого элемента модели; [vv3_01 .mac] - макрос для восстановления исходной базы данных модели, изменившейся во время работы макросов [vv3_02.mac] и [vv3 03.mac].

Элементы
неправильной
геометрической
формы
Рис. 1.8. Результат оценки качества конечно-элементной модели лопатки вентилятора ТРДД с помощью функций АИБУЗ
1.4.3 Оценка качества построения конечно-элементных моделей сравнением расчета методом МКЭ с аналитическим решением.
Оценить качество построенной конечно-элементной модели можно путем сравнения результатов расчета МКЭ с результатами аналитического расчета.
Оценка качества КЭМ производится следующим образом:
1. В среде конечно-элементного вычислительного комплекса строится конечно-элементная модель конструкции;
2. Накладываются граничные условия;
3. Производится расчет НДС конструкции методом конечных элементов;
4. Выполняется аналитический расчет НДС конструкции, результаты аналитического расчета принимаются за эталон;
5. Результаты расчета методом конечных элементов сравниваются с результатами аналитического расчета, принятыми за эталон.
6. Вычисляется погрешность расчета, выполненного методом конечных I элементов.
В случае значительного отличия результатов расчета НДС методом конечных элементов от результатов аналитического расчета - конечно