復合材料離心葉輪應力和振動有限元計算與分析

黃文俊，陳啟明，饒 杰，常 超，于躍平，朱曉農

(合肥通用機械研究院 安徽省通用機械復合材料技術重點實驗室壓縮機技術國家重點實驗室 合肥壓縮機技術省級實驗室,安徽合肥 230031)

復合材料離心葉輪應力和振動有限元計算與分析

黃文俊，陳啟明，饒 杰，常 超，于躍平，朱曉農

(合肥通用機械研究院 安徽省通用機械復合材料技術重點實驗室壓縮機技術國家重點實驗室 合肥壓縮機技術省級實驗室,安徽合肥 230031)

采用有限元方法，首先對鋼制離心葉輪工作時在離心力作用下的應力進行了計算和分析。在此基礎上，對復合材料離心葉輪在離心力載荷條件下的最大應力和固有頻率進行了計算評估。預測纖維復合材料層壓結構極限強度對葉輪安全設計和輕量化設計是至關重要的，失效判定采用Tsai-Wu失效準則，為避免因共振使葉輪設計壽命明顯降低，計算了葉輪的固有頻率和模態振型以分析其動態特性。結果表明，復合材料碳纖維/環氧樹脂可承受葉輪線速度在605 m/s運行時的應力，在風機啟停工作轉速范圍內沒有共振轉速相匹配。本文研究結果為纖維增強復合材料風機葉輪的設計及應用奠定了基礎。

離心風機；復合材料；葉輪；應力；振動；有限元

1 前言

離心風機在能源動力、石油化工、船舶等領域發揮著極其重要的作用，離心葉輪是風機的高速旋轉部件，也是核心關鍵部件，其工作時在離心力作用下的應力分析，以及為避免共振進行的動態特性分析對于風機整體的安全性至關重要。……