汽缸强度计算与中分面螺栓紧力分析

摘 要：本文主要应用有限元方法将汽轮机汽缸的上下缸与中分面螺栓装配在一起，并对螺栓在要求的预紧力情况下通过非线性接触计算分析汽缸在水压试验及实际工作温度及压力状态下的应力与汽缸中分面密封情况。计算说明采用ANSYS有限元程序进行分析是非常有效的。
关键词：汽轮机；汽缸；有限元

1 前言

汽缸是汽轮机的主要部件，汽缸的强度刚度直接影响到汽轮机的运行。由于汽缸形状复杂，在运行时汽缸各部分压力与温度变化也比较大，因此很难用理论方法对其变形与应力状态进行仔细分析，特别是对于汽缸上下缸装配在一起的密封问题，更没有一种可靠的理论分析方法。

随着计算机仿真技术的发展，采用数值计算方法来分析汽缸的强度、刚度和汽缸装配密封成为可能。本文是采用SolidWorks软件建立实体模型，用ANSYS有限元软件进行应力与密封分析。

2 计算模型

汽缸模型直接取自SolidWorks建立的实体模型，如图1与图2所示。分上下缸二部分及15个螺栓。各个螺栓的尺寸(从高压端到低压端)：第2、3、4、5、6、7为M100 mm，第8，9为M90 mm，第1、10、11、12为M72 mm，第13、14、15为M64 mm。螺栓的一头(沉头部分)与汽缸联成一体，另一头与螺帽联成一体，在螺帽与汽缸接触面及上下缸之间的接触面分别定义了16对接触单元。模型共有节点305367，单元190090。单元划分情况见图3，接触单元见……