一种整体叶轮强度有限元计算方法

摘要

本发明提供一种整体叶轮线弹性有限元计强度算方法，该方法对叶轮叶片进行3维有限元网格划分，对叶轮轮盘进行轴对称有限元网格划分，计算轮盘刚度矩阵和载荷矩阵，得到轮盘平衡方程，计算叶片刚度矩阵和载荷矩阵，得到叶片平衡方程。将与轮盘相接的叶片上的网格节点对转换成一个网格节点，使叶片和轮盘在边界上的网格节点一一对应。由轮盘平衡方程和叶片平衡方程组合获得叶轮系统方程，并求解得到叶片和轮盘的位移向量，计算轮盘的总位移向量以及叶片和轮盘应力。本发明方法计算时间短，局部应力集中处应力计算精度提高。

主权项

一种整体叶轮强度有限元计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对叶轮叶片进行3维有限元划分，对叶轮轮盘进行轴对称有限元划分，使叶片和轮盘在边界上的网格节点对应；S2：计算轮盘刚度矩阵、轮盘各节点承受的轴对称载荷，并根据轮盘平衡方程计算得到轮盘各节点在轴对称载荷作用下的位移向量；S3：计算叶片刚度矩阵、叶片各节点所受的离心载荷，由此获得叶片平衡方程，将与轮盘相接的叶片上的网格节点对转换成一个网格节点，使叶片和轮盘在边界上的网格节点一一对应，由轮盘刚度矩阵和叶片的刚度矩阵组合成整个叶轮的总刚度矩阵，由轮盘的载荷向量和叶片的载荷向量组合成整个叶轮的总载荷向量，由此获得整个叶轮的平衡方程；S4：求解S3获得的整个叶轮的平衡方程，获得轮盘各节点在叶片离心力载荷作用在下的位移向量；S5：将S2中计算得到的轮盘各节点在轮盘所受轴对称载荷作用下的位移向量加上S4中计算得到的轮盘对应各节点在叶片离心力载荷作用下的位移向量得到整个叶轮的位移向量；S6：根据S5中计算得到的整个叶轮的位移向量，计算得出整个叶轮承受的应力。