重型燃气轮机支撑动刚度计算分析方法研究

摘要

重型燃气轮机整机结构作为完整的机械系统在实际载荷工况下有着复杂的动态特性和机械振动响应。燃机机匣与支撑结构组成的结构系统对燃气轮机整机和转子动力学特性有着显著的影响。由于机匣与支撑结构部件多，连接关系复杂，目前急需满足工程实用的动力学建模和计算方法。本文针对西门子重型燃机动力学设计的迫切需求，开展燃气轮机支撑结构与机匣结构系统动力学建模与动刚度计算分析方法的研究，以期为燃机动力学设计提供支撑。
　　建立了考虑螺栓连接的燃气轮机支撑结构的有限元模型，分别对其自由和固定条件下的固有频率和动刚度进行了动力学分析，采用锤击法对燃气轮机的支撑结构在以上两种不同边界条件下的固有频率和动刚度进行实验测试。通过与实验结果的对比和修正，形成了重型燃气轮机支撑结构动力学分析的有限元建模和分析方法。
　　针对燃气轮机压气机支架，基于铁木辛柯梁理论推导了变截面短粗梁结构的静刚度计算公式，该方法计算简单、精度高，与有限元方法相比，使燃气轮机压气机支架静刚度的计算大大简化。
　　采用实验测试和有限元模型仿真计算分析两种方法，考虑了界面接触和翘曲等因素，探究了螺栓连接预紧力对燃机支撑结构模态特性和动刚度的影响。
　　针对该重型燃气轮机机匣结构以及机匣与支撑结构耦合系统，初步计算了机匣的动态特性，以及各机匣结构间连接刚度对整机动力学特性和对转子支承动刚度的影响。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究背景和研究意义

1.2 国内外研究发展现状

1.3 本文研究的主要内容

第二章 重型燃气轮机支撑结构仿真计算结果分析

2.1 引言

2.2 有限元法基本理论

2.3 模型的建立及修改

2.4 燃机支架梁结构刚度理论计算

2.5 透平支架仿真计算和分析

2.6 压气机支架仿真计算和分析

2.7 本章小结

第三章 燃机支撑结构的实验测试和结果对比分析

3.1 引言

3.2锤击法测试方法简述

3.3 研究对象的模化与测试方法简述

3.4燃机支撑结构实验测试结果分析

3.5 仿真计算结果与测试结果对比与分析

3.6 本章小结

第四章 螺栓预紧力对模态特性的影响

4.1 引言

4.2 施加不同预紧力的实验测试

4.3 不同预紧力下的仿真计算分析

4.4 本章小结

第五章 重型燃气轮机机匣结构模态特性研究

5.1 引言

5.2 机匣各组成部件模态仿真计算分析

5.3 机匣结构装配体模态计算分析

5.4考虑支撑结构机匣模态特性计算分析

5.5 考虑支撑结构机匣动刚度仿真计算分析

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文工作总结

6.2 未来展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间参与的科研项目及论文成果