【正文】 25176。 接著再導(dǎo)入掠角分別為 5176。 進(jìn)行計(jì)算 選擇 Main Menu 然后 單擊 Solution 單擊 Current LS 接著會(huì)彈出如下的文本框， 可得如下圖所示計(jì)算參數(shù)： 圖 5：葉片固有頻率的計(jì)算參數(shù) 進(jìn)行模態(tài)狀態(tài)的分析 改變分析的類型 選擇 Main Menu 再 單擊 Solution 再 單擊 Analysis Type 再 單擊 New Analysis 再選擇 Modal 15 設(shè)置分析的選型參數(shù) 選擇 Main Menu 再 單擊 Solution 再 單擊 Analysis Type 再 單擊 Analysis Options 接著會(huì)出現(xiàn)模態(tài)分析的相關(guān)菜單欄，然后在出現(xiàn)的框中 ， 選擇 Mode extraction method 選擇 Block Lanczos， 然后將 No. of modes extract 的值輸入 5 ,Expand mode shapes 的選項(xiàng)框中選擇 YES， 在 No. of modes to expand 的 文本框中輸入 5。 接著選擇單擊 ok按鈕， 然后會(huì)出現(xiàn) Apply U,ROT on Nodes 選項(xiàng)框 ， 在菜單中的DOFs to be constrained 列表中進(jìn)行勾選 UY， UZ 兩個(gè) 不同方向 自由度， 這一 14 步表示分別對(duì) Y 和 Z 的兩個(gè)方向進(jìn)行約束 。 13 圖 4： ANSYS 中的求解控制設(shè)置 對(duì)葉片所受的轉(zhuǎn)速影響進(jìn)行定義 在本課題中采用的是葉片的模型 ， 葉片的安裝和固定情況應(yīng)該是在寬度較大的一邊進(jìn)行固定 ， 所以在寬度較大的一邊施加載荷進(jìn)行固定而別的方向并不參與固定 。然后再 進(jìn)行靜力分析 ，假設(shè)在葉片的運(yùn)行過(guò)程中只有離心力的 作用 ， 然后接著對(duì)葉片的離心力的值進(jìn)行定義 。 這樣就可以將原本的坐標(biāo)系進(jìn)行變化使其能夠?qū)Ω鞣N約束的狀態(tài)進(jìn)行分析。 ， 接著單擊 ok 按鈕， 即能夠使原來(lái)的坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)軸和 Z軸重合 。 而 ANSYS軟件中的默認(rèn)的情況并不能完全滿足這種情況 ，所以這里需要一些操作來(lái)完成結(jié)果，需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè) Z軸為旋轉(zhuǎn)軸的坐標(biāo)系 。 單擊 MeshTool 之后，在彈出的選項(xiàng)框中單擊 Mesh按鈕， 這時(shí)會(huì)接著出現(xiàn) Mesh Aeras 的選擇對(duì)話框 。這樣就能夠?qū)?網(wǎng)格的具體大小進(jìn)行劃分，劃分線網(wǎng)格能夠在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行更加細(xì)化的分解。 這一步就將總體的網(wǎng)格的大小給出了一個(gè)寬泛的值，這樣就能夠?qū)W(wǎng)格進(jìn)行進(jìn)一步的分析。葉片掠角的葉片模型 9 對(duì)不同類型的元素進(jìn)行甄選 選擇正確的元素種類才能夠?qū)δＰ瓦M(jìn)行正確的網(wǎng)格劃分，從而進(jìn)行有限元的模態(tài)分析，這里我們根據(jù)參考文獻(xiàn)中給出的元素種類選擇 solid186 元素。 8 分析具體步驟 計(jì)算物體的固有頻率在 ANSYS 中是一項(xiàng)很成熟的計(jì)算方法，這種方法普遍被稱為物體的模態(tài)分析。預(yù)處理模塊給出了一個(gè)功能豐富的建模系統(tǒng)，使用者可以簡(jiǎn)便的利用這個(gè)模塊進(jìn)行有限元分析；計(jì)算運(yùn)行模塊包括各種各樣的結(jié)構(gòu)，流體，磁場(chǎng)，溫度，聲音分析功能，能夠模擬出任何需要模擬的使用和分析環(huán)境，從而進(jìn)行求解；結(jié)果模塊能夠使計(jì)算結(jié)果以各種直觀的顯示方式顯示 出來(lái)，比如利用顏色進(jìn)行劃分并且利用動(dòng)畫(huà)效果對(duì)結(jié)果進(jìn)行觀察，從而能都對(duì)運(yùn)行結(jié)果得到一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí)。無(wú)論是在軍用，重工業(yè)，輕工業(yè)，民用產(chǎn)業(yè)工程中都有著至關(guān)重要的使用意義。 （ 2） 在由 ANSYS 得出帶有不同掠角的葉片固有頻率之后，可以直接將這些固有頻率數(shù)值帶入葉片共振的可靠性模型，利用 MATLAB 軟件對(duì)共振的可靠性數(shù)學(xué)模型進(jìn)行編程，得出不同掠角葉片的可靠性線圖。 綜上所述，葉片振動(dòng)可靠性的研究現(xiàn)狀和背景， 不難得出 ，壓氣機(jī)葉片振動(dòng)失效的問(wèn)題十分 嚴(yán)重并 且會(huì)嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)中離心式壓氣機(jī)的正常安全地工作，所以對(duì)其的可靠性的分析是很有意義的。在這個(gè)研究發(fā)展的過(guò)程中，國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究人員提出了設(shè)想和手段來(lái)分析可靠性問(wèn)題。所以內(nèi)燃機(jī)中葉片振動(dòng)的失效問(wèn)題就持續(xù)受到廣大研究人員的關(guān)注 。對(duì)葉片發(fā)生故障的原因進(jìn)行分析可得，葉片振動(dòng)失效所導(dǎo)致的故障占有很大一部分，大約有總量的 25%。葉片受到極高的離心力作用、氣動(dòng)激振力作用、高溫影響以及葉片振動(dòng)等造成的影響，都很大概率會(huì)造成故障的發(fā)生。根據(jù)以上研究現(xiàn)狀及存在問(wèn)題，可以看出對(duì)帶有掠角的葉片的研究大多數(shù)停留在氣動(dòng)分析模擬階段，而對(duì)帶有掠角的葉片的結(jié)構(gòu)可靠性分析卻鮮有人為，結(jié)合已有離心式壓氣機(jī)掠角葉片研究的工作基礎(chǔ)，本文著重研究掠角葉片的可靠性分析 [10]。 溫諾史多姆在總結(jié)掠角的發(fā)展史方面有著卓越的貢獻(xiàn) ， 短期內(nèi)的研究關(guān)于各種掠角的葉片也都有著巨大的貢獻(xiàn) 。 行業(yè)內(nèi)的相關(guān)從業(yè)人員一直都致力于對(duì)掠角葉片的多方面性能進(jìn)行更大程度上的優(yōu)化 。美國(guó) 的蓋瑞特 發(fā)動(dòng)機(jī)公司 所制造出的內(nèi)燃機(jī)渦輪系統(tǒng)中也成功的應(yīng)用了各種帶掠角葉片并獲得了各方面的提升 。 1960年初后相關(guān)領(lǐng)域的研究人員研發(fā)出來(lái)了帶掠角葉片的造型方法 ， 全球范圍內(nèi)的各個(gè)壓縮機(jī)領(lǐng)域的研究人員都逐漸對(duì)掠角展開(kāi)了一系列的研究 ， 而一些經(jīng)濟(jì)技術(shù)領(lǐng)先的國(guó)家則早早開(kāi)始了掠角的計(jì)算工作 ， 也都獲得了不錯(cuò)的研究結(jié)果 。 離心式壓氣機(jī)中的葉片掠角的研究背景 改變?nèi)~片掠角的造型能夠極大程度上的對(duì)葉片附近流場(chǎng)的流動(dòng)計(jì)算 ， 這種研究成果在軸流型的 壓縮機(jī)中早有應(yīng)用，現(xiàn)在將其應(yīng)用于離心型的壓縮機(jī)中 [3]。 于 1950 年左右時(shí) ， 中國(guó)的相關(guān)著名研究人員提出了雙流體表面的應(yīng)用理論 ， 這個(gè)流場(chǎng)的氣動(dòng)環(huán)境的理論對(duì)離心型壓縮機(jī) 后來(lái)的發(fā)展有著至關(guān)重要的影響 。 公元 1900 年以后，離心式的壓縮機(jī)的研究工作正在快速地進(jìn)行 。 公元 1800 多年 ， 離心式壓氣機(jī)開(kāi)始隨著之前的研究成果逐漸發(fā)展了起來(lái) 。 blade sweep angle。 關(guān)鍵詞：離心式壓氣機(jī)；葉片 掠角；葉片固有頻率；可靠性。分別對(duì)掠角為 0176。隨著渦輪增壓技術(shù)普遍應(yīng)用，離心式壓縮機(jī)的運(yùn)行的穩(wěn)定性也成為了研究壓縮機(jī)之重要研究點(diǎn)。目 錄 摘要 ............................................................................................................... 1 ABSTRACT ....................................................................................................... 2 第一章 引 言 .................................................................................................. 3 離心式壓氣機(jī)研究背景 ........................................................................... 3 離心式壓氣機(jī)中的葉片掠角的研究背景 ................................................... 3 離心式壓氣機(jī)可靠性研究背景及現(xiàn)狀 ....................................................... 5 本論文的研究?jī)?nèi)容目的及主要內(nèi)容 .......................................................... 6 第二章 應(yīng)用 ANSY S 計(jì)算不同掠角葉片的固有頻率 ........................................... 7 S 軟件背景 ...................................................................................... 7 S 分析具體步驟 ............................................................................... 8 計(jì)算結(jié)果分析 ....................................................................................... 18 第三章運(yùn)用 MATLAB 軟件對(duì)葉片可靠性模型分析 ............................................ 19 功能和歷史背景 ....................................................................... 19 壓氣機(jī)葉片可靠性分析現(xiàn)狀 .................................................................. 20 葉片共振模型可靠性分析 ...................................................................... 21 結(jié)果分析 .............................................................................................. 26 第四章 結(jié)論與展望 ....................................................................................... 28 論文完成的主要工作 ............................................................................. 28 論文的創(chuàng)新點(diǎn) ....................................................................................... 29 課題研究的前景展望 ...........