端面弧齿结构与强度

《端面弧齿结构与强度》介绍了端面弧齿的工作原理、结构及特点、齿面方程、所用材料、强度计算方法，根据ASME锅炉及压力容器规范以及国内压力容器分析设计标准JB 4732—1995（2005年确认），给出其强度判定准则；提出针对端面弧齿结构的接触界面刚度计算方法，对端面弧齿结构进行动力学分析，并根据动力学响应计算端面弧齿的动应力并对其分布特性进行分析；研究叶片失谐和端面弧齿失谐时转子的动态响应及动应力分布规律；最后介绍了对端面弧齿的均匀预紧方法。

袁淑霞，博士，副教授，毕业于西安交通大学机械工程专业。目前在西安石油大学主要从事化工过程机械、数值仿真、以及流固耦合等方面教学与研究。

目    录第1 章   重型燃气轮机及其转子结构特征 1   1. 1   重型燃气轮机技术特点及发展趋势1   1. 2   重型燃气轮机转子结构及特点4   1. 3   端面弧齿结构与强度研究8      1. 3. 1   端面弧齿应力应变研究8      1. 3. 2   端面弧齿动力学特性研究10      1. 3. 3   失谐研究 12      1. 3. 4   预紧方法研究 14第2 章   重型燃气轮机端面弧齿结构与材料17   2. 1   端面弧齿简介17   2. 2   端面弧齿结构及参数19   2. 3   端面弧齿齿面方程20   2. 4   端面弧齿材料24      2. 4. 1   高温合金 GH2132 (A286) 26      2. 4. 2   高温合金 GH4169 (Inconel718) 29      2. 4. 3   高温合金 GH2706 (Inconel706) 33第3 章   端面弧齿强度设计准则 35   3. 1   强度理论35      3. 1. 1   优选拉应力理论 (第一强度理论) 36      3. 1. 2   优选伸长线应变理论 (第二强度理论) 36    3. 1. 3   优选剪应力理论 (第三强度理论) 37      3. 1. 4   形状改变比能理论 (第四强度理论) 37      3. 1. 5   莫尔强度理论 38   3. 2   防止塑性垮塌的分析设计39      3. 2. 1   概述 39      3. 2. 2   应力分类40      3. 2. 3   评定方法42      3. 2. 4   设计应力强度 (许用应力) 46第4 章   端面弧齿静应力分布及接触状态分析47   4. 1   非线性有限元理论及其在端面弧齿强度分析中的应用47      4. 1. 1   有限元法 47      4. 1. 2   有限元法基本原理 47      4. 1. 3   求解单元的定义 49      4. 1. 4   单元刚度矩阵及总体刚度矩阵 50      4. 1. 5   节点载荷与位移方程51      4. 1. 6   非线性分析 52   4. 2   端面弧齿有限元模型60      4. 2. 1   建模及网格划分 60      4. 2. 2   材料特性62      4. 2. 3   边界条件的施加63      4. 2. 4   应力评定标准64   4. 3   运行工况参数对端面弧齿应力分布的影响规律66      4. 3. 1   预紧力对端面弧齿应力分布的影响67      4. 3. 2   离心力对端面弧齿应力分布的影响75      4. 3. 3   扭矩力对端面弧齿应力分布的影响79      4. 3. 4   温度场分析86      4. 3. 5   热 -应力耦合分析88   4. 4   端面弧齿的径向滑移101第5 章   端面弧齿动力学特性及动应力分布103   5. 1   概述103   5. 2   端面弧齿连接转子动力学分析103      5. 2. 1   拉杆转子等效抗弯刚度模型103      5. 2. 2   计算模型验证106      5. 2. 3   粗糙表面接触刚度计算107      5. 2. 4   表面形貌及预紧力对拉杆转子等效抗弯刚度的影响规律110   5. 3   端面弧齿动应力分布计算114      5. 3. 1   转子动态响应计算115      5. 3. 2   端面弧齿转子有限元模型116      5. 3. 3   端面弧齿齿间应力分布规律研究117      5. 3. 4   端面弧齿不同位置接触对应力分析 125   5. 4   薄壁结构对端面弧齿应力分布的影响132      5. 4. 1   薄壁结构对端面弧齿不同位置接触对应力分布的影响132      5. 4. 2   薄壁结构对端面弧齿径向应力分布的影响132      5. 4. 3   薄壁结构对端面弧齿动应力的调节作用133第6 章   失谐状态下端面弧齿应力分布规律 135   6. 1   概述135   6. 2   叶片失谐对转子动力学特性及端面弧齿应力分布的影响136      6. 2. 1   叶片失谐时转子动态响应计算136      6. 2. 2   叶片失谐对端面弧齿应力分布的影响140   6. 3   拉杆失谐时端面弧齿转子等效抗弯刚度计算模型143   6. 4   拉杆失谐对转子动力学特性及端面弧齿应力分布的影响147      6. 4. 1   拉杆失谐时转子的动态响应147      6. 4. 2   拉杆失谐对端面弧齿应力分布的影响规律149第7 章   拉杆预紧方式和预紧程度对端面弧齿应力分布的影响155   7. 1   概述155  7. 2  拉杆预紧方式对端面弧齿应力分布及动力学特性的影响155      7. 2. 1   拉杆预紧方式对比156      7. 2. 2   拉杆预紧方式对端面弧齿应力分布及转子动力学特性的影响160   7. 3   一种改进的均匀预紧方法162      7. 3. 1   方法原理 162      7. 3. 2   预紧方法的实施过程164      7. 3. 3   实验验证165   7. 4   拉杆预紧程度对端面弧齿应力分布的影响169参考文献 175