重型燃气轮机吊装和承载系统的有限元分析

论文摘要

重型燃气轮机吊装和承载系统是沈阳黎明航空发动机(集团)公司设计的R0110重型燃机的辅助设备。本文利用有限元结构分析软件ANSYS,结合吊具在实际吊装中出现的工况,对该吊装和承载系统在静态和动态工作状态下的应力分布情况、固有频率、振型以及谐响应进行了计算和分析,指出了吊具及支撑与底座的危险部位,提出了改进方案,为产品设计提供了依据。在工程图纸的基础上,建立了以板壳单元为基本单元的吊具及支撑与底座有限元计算模型,在此模型基础上首先进行吊具的有限元分析,得到吊具在单吊裸机和吊装整机带底座工况下的应力分布、低阶固有频率和固有振型;其次对支撑与底座作有限元静力与模态分析,并在燃机的旋转偏心载荷下对置地工况的支撑与底座进行了谐响应分析计算;最后对整个吊装和承载系统进行了模态分析。根据这些计算结果,对吊具、支撑与底座及由它们组成的吊装和承载系统的力学性能作了相应的分析评价。计算结果表明,所建立的有限元模型是合理的,分析是正确的,所得结果可直接用于指导重型燃机吊装和承载系统设计的改进和性能评价,证明了吊装和承载系统设计方案的合理性,可以把它作为设计吊装和承载系统的施工详细图纸的依据。本文对重型燃气轮机吊装和承载系统的有限元分析方法和过程,也适用于其他类型设备的设计与分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 重型燃气轮机近期发展与未来展望
• 1.1.2 重型燃气轮机吊装和承载系统的工作装置
• 1.2 本课题的来源、目的及研究意义
• 1.2.1 课题的提出
• 1.2.2 课题的任务
• 1.2.3 课题的意义
• 1.3 论文主要研究内容和创新点
• 第2章 有限元法在吊装和承载系统结构分析中的应用
• 2.1 有限元法简介
• 2.1.1 有限元法的原理
• 2.1.2 有限元法的应用
• 2.2 ANSYS 软件简介
• 2.2.1 ANSYS 的基本组成与功能
• 2.2.2 ANSYS 结构分析过程
• 2.3 结构分析中应用ANSYS 软件的必要性
• 第3章 重型燃机吊装和承载系统有限元模型的建立
• 3.1 确立建模方案
• 3.2 建立几何模型
• 3.3 模型中的单元与材料属性
• 3.3.1 模型中的单元选择
• 3.3.2 模型中的材料属性
• 3.4 模型的网格剖分
• 3.5 确定约束条件
• 3.6 荷载的处理
• 3.7 本章小结
• 第4章 重型燃气轮机吊具的有限元分析
• 4.1 吊具静力计算结果及分析
• 4.1.1 主要结果
• 4.1.2 计算结果分析
• 4.1.3 结论
• 4.2 模态分析简介
• 4.2.1 模态分析的基本思想
• 4.2.2 模态分析的理论基础
• 4.2.3 模态分析的一般过程
• 4.3 吊具模态计算结果及分析
• 4.3.1 吊装裸机工况
• 4.3.2 吊装整机带底座工况
• 4.4 本章小结
• 第5章 重型燃气轮机支撑与底座的有限元分析
• 5.1 支撑与底座静力分析
• 5.2 支撑与底座模态分析
• 5.2.1 起吊工况
• 5.2.2 置地工况
• 5.3 谐响应分析简介
• 5.3.1 谐响应分析的概念
• 5.3.2 利用ANSYS 进行谐响应分析
• 5.4 燃气轮机支撑与底座谐响应分析
• 5.4.1 主要计算结果
• 5.4.2 结果分析
• 5.5 本章小结
• 第6章 重型燃气轮机吊装和承载系统的有限元分析
• 6.1 吊装和承载系统（燃气轮机、吊具、支撑与底座）模态分析
• 6.1.1 单吊裸机工况
• 6.1.2 吊装整机带底座工况
• 6.2 本章小结
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 攻读硕士学位期间所发表的学术论文