動力機械強度和振動

動力機械強度和振動第一頁，共三十七頁，2022年，8月28日I-I截面上氣流彎應(yīng)力：I-I截面的截面系數(shù)：I-I截面的拉彎合成應(yīng)力：第二頁，共三十七頁，2022年，8月28日若葉片工作部分重心和葉輪旋轉(zhuǎn)中心連線不通過I-I截面的重心，則離心力還要產(chǎn)生彎應(yīng)力。葉根AC和BC截面上的剪切應(yīng)力：葉根截面abcd和efgh上的擠壓應(yīng)力：第三頁，共三十七頁，2022年，8月28日2輪緣計算II-II環(huán)形面上的拉應(yīng)力：第四頁，共三十七頁，2022年，8月28日2輪緣計算偏心載荷：P力在輪緣II-II截面中引起的彎矩和彎應(yīng)力：第五頁，共三十七頁，2022年，8月28日一個節(jié)距長度輪緣的截面系數(shù)：在輪緣II-II截面上的拉彎合成應(yīng)力：在輪緣FG截面上的剪應(yīng)力：第六頁，共三十七頁，2022年，8月28日二、凸肩T型葉根1葉根強度計算等同于前一種。2輪緣強度計算增加了支撐反力H。前面按懸臂梁計算輪緣強度，現(xiàn)在增加相當(dāng)于自由端支撐的凸肩，變成靜不定梁。第七頁，共三十七頁，2022年，8月28日利用在凸肩處的撓度近似等于零的變形協(xié)調(diào)條件，運用卡氏定理求解。卡氏定理：構(gòu)件或結(jié)構(gòu)在若干外部載荷Fp1，F(xiàn)p2，…，F(xiàn)pn作用下，其內(nèi)部貯藏的應(yīng)變能V是載荷Fp1，F(xiàn)p2，…，F(xiàn)pn的函數(shù)構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的應(yīng)變能對于某一個載荷的一階偏導(dǎo)數(shù)，等于這一載荷的作用點處、沿著這一載荷作用方向上的位移。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：第八頁，共三十七頁，2022年，8月28日將輪緣視為作用兩個集中力H和P的梁，h1、h2段截面形狀不同，第一段距離H為x處的彎矩：相應(yīng)第一段應(yīng)變能：第二段彎矩：第二段應(yīng)變能：第九頁，共三十七頁，2022年，8月28日第一段截面I-I的慣性矩：第二段截面II-II的慣性矩：偏心載荷P：第十頁，共三十七頁，2022年，8月28日根據(jù)卡氏定理，凸肩處位移為零：得到第十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日由上式求解出H：最大彎矩和彎應(yīng)力發(fā)生在I-I截面：其中，I-I截面的截面系數(shù)：第十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日I-I截面上的合成應(yīng)力為：為I-I截面上的離心拉應(yīng)力。在II-II截面上的彎矩和彎應(yīng)力為：其中，II-II截面的截面系數(shù)：第十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日在II-II截面上的合應(yīng)力：在II-II截面上的離心拉應(yīng)力。第十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日三、樅樹型葉根按各齒受力相等的條件計算每個齒上的作用力P：第十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日1葉根計算葉根1-1截面的拉應(yīng)力為：在葉根2-2截面上的離心拉應(yīng)力為：第十六頁，共三十七頁，2022年，8月28日在葉根的第i截面上的離心拉應(yīng)力為：另外，在葉根1-1截面上，還可能存在氣流彎應(yīng)力：第十七頁，共三十七頁，2022年，8月28日2輪緣計算根據(jù)力的平衡，可以得到輪緣第i截面上的拉應(yīng)力：第十八頁，共三十七頁，2022年，8月28日3葉根或輪緣齒的強度齒的彎曲應(yīng)力：齒的擠壓應(yīng)力：齒的剪切應(yīng)力：第十九頁，共三十七頁，2022年，8月28日四、叉型葉根第二十頁，共三十七頁，2022年，8月28日多叉、上下兩排鉚釘、鉚釘間隔排列在相鄰葉根的接縫上時的強度計算：1葉根強度計算A葉根I-I截面上的離心拉應(yīng)力B葉根I-I截面承受的彎矩并引起彎應(yīng)力第二十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日C在I-I截面上氣流力產(chǎn)生的彎矩和彎應(yīng)力以上三項應(yīng)力的合力，作用在葉根I-I截面上：第二十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日2鉚釘強度計算鉚釘中的剪切應(yīng)力：鉚釘與葉根部分的擠壓應(yīng)力：鉚釘與輪緣部分的擠壓應(yīng)力：第二十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日3輪緣強度計算輪緣II-II截面是應(yīng)力最大的危險截面，它承受的拉應(yīng)力為：第二十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日1-5高溫蠕變

零件在高溫和應(yīng)力作用下長期工作時，雖然應(yīng)力沒有超過屈服極限，也會產(chǎn)生塑性變形，而且這種變形隨時間不斷增長，這種現(xiàn)象稱為蠕變。葉片蠕變計算是以簡單拉伸的蠕變試驗結(jié)果為基礎(chǔ)的。在保持溫度和應(yīng)力不變的條件下，試樣相對變形和時間t的關(guān)系曲線稱為蠕變曲線。第二十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日ε0：初始彈性變形。εcr：蠕變相對變形。

：蠕變速度。第二十六頁，共三十七頁，2022年，8月28日蠕變分成三個階段：

1初始階段（AB段）：蠕變速度由大到小，金屬變形強化。

2恒定階段（BC段）：蠕變速度保持不變，材料的變形強化與再結(jié)晶軟化趨勢達(dá)到平衡。

3破斷階段（CD段）：應(yīng)力值由頸縮現(xiàn)象而增加，蠕變速度加快，直到發(fā)生斷裂。

第二十七頁，共三十七頁，2022年，8月28日與蠕變有關(guān)的兩個概念：蠕變極限：通常把一定溫度下、在一定時間間隔內(nèi)引起一定數(shù)量的相對蠕變變形量的應(yīng)力稱為蠕變極限。表示為：指當(dāng)溫度為550℃、蠕變速度為1X10-5%/h對應(yīng)的應(yīng)力為90MPa。持久強度極限：在一定溫度下，經(jīng)過一定時間間隔后引起試件斷裂的應(yīng)力叫持久強度極限。表示為：指當(dāng)溫度為550℃、經(jīng)過105小時造成斷裂的應(yīng)力為160MPa。第二十八頁，共三十七頁，2022年，8月28日從大量實驗結(jié)果獲得的蠕變變形經(jīng)驗公式：對于長時間工作情況下，由于蠕變速度是常數(shù)，故Ω(t)是時間的線性函數(shù)：式中σ---蠕變試驗中的應(yīng)力。第二十九頁，共三十七頁，2022年，8月28日例1-5：由于蠕變引起的塑性變形與應(yīng)力有關(guān)，而沿葉片高度應(yīng)力是變化的，因此計算葉片徑向蠕變量需要沿葉高積分：第三十頁，共三十七頁，2022年，8月28日第三十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日第三十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日第三十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日第三十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日1-6葉片材料與強度較核一、葉片的工作條件（1）高溫；（2）蒸汽中鹽類腐蝕；（3）水滴及顆粒的沖蝕；（4）激振力的作用而振動和疲勞。第三十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日二、葉片材料（1）馬氏體、馬氏體-鐵素體、鐵素體鋼：使用溫度不超過580攝氏度。（2）奧氏體鋼、鐵鎳合金、鎳基合金等：使用溫度不超過700~750攝氏度。