汽轮机调车装置强度有限元分析研究

论文摘要

汽轮机调车装置是一种船舶辅机设备,其主要功能是通过控制装置内不同阀门的开闭来控制高压高温蒸汽的流向。该设备的工作环境比较恶劣,特别是温度变化对设备的影响很大,所以必须对设备能否在该环境下工作进行详尽的分析。本课题的研究工作首先依据已提供的汽轮机调车装置的相关结构尺寸数据,建立基于PEO/ENGINEER的三维模型并在PEO/ENGINEER中进行虚拟装配,然后以该模型为基础,采用基于ANSYS的有限元分析方法,进行关于汽轮机调车装置相关方面的热-结构耦合有限元分析。论文的分析内容主要是校核该设备在温度、压力、蒸汽管道作用力等载荷作用下的结构强度,其中包括:①对正常工作状态下的调车装置倒车阀的关键部件进行有限元结构强度分析。②分析外界约束对汽轮机调车装置工作状况的影响,即分析蒸汽室所连接的蒸汽管道由于受热膨胀而对设备的应力分布、变形情况的影响。由于缺少蒸汽管道的固定方式、固定位置等相关数据,按照常规方法无法进行分析计算,所以在本文中提出了以多次试验逐步逼近为基础,结合空间力分解、包含权重评价系数的评价公式的方法,对蒸汽管道由于热膨胀而产生的作用力对调车装置的影响进行分析。通过以上的分析,可以确定调车装置各个关键部件的应力分布、变形情况,为调车装置的结构设计、蒸汽管道的布局设计提供合理的参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景与研究目的
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 主要研究内容
• 1.3.1 调车装置工作机理
• 1.3.2 主要研究内容
• 第2章 研究方法及相关理论
• 2.1 常用数值计算方法的比较
• 2.2 有限元法基本特点
• 2.3 传热问题及热应力问题的求解
• 2.4 本章小结
• 第3章 调车装置的实体建模及装配
• 3.1 创建PRO/ENGINEER模型
• 3.1.1 PRO/ENGINEER建模软件简介
• 3.1.2 调车装置实体建模
• 3.2 创建ANSYS模型
• 3.2.1 ANSYS软件简介
• 3.2.2 建立ANSYS模型
• 3.3 本章小结
• 第4章 倒车阀关键部件的结构强度分析
• 4.1 阀体的有限元分析
• 4.1.1 单元选择
• 4.1.2 材料属性
• 4.1.3 阀体的边界条件
• 4.1.4 结果分析
• 4.2 阀杆的有限元分析
• 4.2.1 单元选择及材料属性
• 4.2.2 阀杆的边界条件
• 4.2.3 结果分析
• 4.3 阀头的有限元分析
• 4.3.1 单元选择及材料属性
• 4.3.2 阀头的边界条件
• 4.3.3 结果分析
• 4.4 活塞的有限元分析
• 4.4.1 单元选择及材料属性
• 4.4.2 活塞的边界条件
• 4.4.3 结果分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 蒸汽管道热膨胀对调车装置的影响分析
• 5.1 调车装置的旋转对调车装置的影响分析
• 5.1.1 单元选择及材料属性
• 5.1.2 边界条件及其简化
• 5.1.3 结果分析
• 5.2 管道作用力对调车装置的影响分析
• 5.2.1 总体分析方案和方法
• 5.2.2 评价公式的建立及修改方法
• 5.2.3 单元选择及材料属性
• 5.2.4 边界条件
• 5.2.5 建立评价公式实例
• 5.2.6 结果分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢