Výpočtová a experimentální analýza napjatosti turbinové lopatky

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá dynamickou analýzou rotorové lopatky, která je součástí poslední řady nízkotlakého stupně parní turbiny. V první části je provedeno výpočtové modelování kmitání lopatky metodu konečných prvků (ANSYS). Vynucené kmitání je řešeno pomocí transientní analýzy. Úkolem je získání průběhu hodnot hlavních napětí a jejich směrů v závislosti na zvyšujícím se zatížení lopatky v místě iniciace trhliny. To je zjištěno únavovými zkouškami. Druhou částí je experimentální modelování, ve kterém je provedena modální analýza, nezbytná k určení vlastních čísel. Dále je experimentálně modelováno kmitání lopatky se stejnými okrajovými i počátečními podmínkami jako u výpočtového modelování. Úkolem je opět získání průběhů hlavních napětí a jejich směrů ve zvoleném místě. Cílem práce je porovnání výsledků výpočtového a experimentálního modelování a posouzení zda při zatěžování dochází ke geometrickým nelinearitám, které se mohou projevovat např. nelineárním rozkmitáváním konce lopatky.This diploma thesis deals with dynamic analysis of the steam turbine blade. This blade is part of the last row of low pressure level of steam turbine. Computational analysis has been performed in first part using FEM and software ANSYS. A Transient analysis has been used to solve forced vibrations. Main goal is to obtain a behavior of main stresses and its directions as a function of loading of the blade in the crack initiation area. Second part deals contain a an experiment. Experiment has been set up to perform a modal analysis which is necessary to obtain a fundamental numbers. Then the vibration of the blade has been performed. To perform this experiment same edge conditions as which has been used during the computational analysis. Goal is the same as in the first part – obtain a behavior of main stresses and its directions as a function of loading of the blade in the crack initiation area. The comparison of results obtained during experimental analysis and computational analysis has been performed in the last part of the thesis. Also the question if any geometrical nonlinearities appeared during analyses is answered.