Разработка индукционных систем для вибрационных и термоциклических испытаний дисков турбоагрегатов
![Диссертация: Разработка индукционных систем для вибрационных и термоциклических испытаний дисков турбоагрегатов](https://westud.ru/work/2516100/cover.png)
Диссертация
Методы проектирования конструкций индукционных систем и синтез систем управления базируются на математических моделях электромагнитных и тепловых процессов с соответствующими методами решения, на теории управления и методах оптимизации. Разработке математических моделей посвящено множество работ. Аналитические модели, разработанные такими учеными как В. П. Вологдин, А. Е. Слухоцкий, А. В. Лыков… Читать ещё >
Содержание
- 1. Методы математического моделирования процессов во время испытаний дисков турбоагрегатов
- 1. 1. Общая характеристика задач моделирования при термоцикли- 19 ческих и вибрационных испытаниях
- 1. 2. Методы моделирования электромагнитных процессов в задачах 30 проектирования индукционных систем для вибрационных и термоциклических испытаний
- 1. 3. Методы моделирования тепловых процессов в задачах проекти- 31 рования индукционных систем для термоциклических испытаний
- 1. 4. Методы моделирования процессов упругой деформации в зада- 33 чах проектирования индукционных систем для вибрационных испытаний
- 1. 5. Методы оптимизации конструкции и системы управления для 3 6 задач проектирования индукционных систем стендов вибрационных и термоциклических испытаний дисков
- Выводы
- 2. Разработка математических моделей процессов в диске при вибрационных и термоциклических испытаниях
- 2. 1. Математическая модель электромагнитных процессов в систе- 41 ме «индуктор-диск» стенда термоциклических и вибрационных испытаний
- 2. 2. Конечно-элементная формулировка тепловой задачи
- 2. 3. Математическая модель процессов упругой деформации в дис- 60 ке
- 2. 4. Связанные математические модели для задач проектирования и 68 синтеза систем управления
- 2. 4. 1. Электротепловые процессы, термоупругие и электро- 68 термоупругие процессы
- 2. 4. 2. Связанная модель электромагнитных и деформационных 69 процессов
- 3. 1. Алгоритм оптимизации конструктивных и режимных парамет- 71 ров индукционной системы вибровозбуждения дисков турбоагрегатов
- 3. 2. Расчет собственных частот колебаний разных дисков при раз- 75 личных скоростях вращения
- 3. 3. Расчет напряжений и деформаций в диске при моделировании 78 нестационарного процесса
- 3. 4. Оптимизация конструктивных параметров индукционного виб- 85 ровозбудителя
- 4. 1. Построение алгоритма оптимизации конструктивных и режим- 97 ных параметров индукционной системы
- 4. 2. Оптимизация индукционной системы для термоциклических 102 испытаний
- 5. 1. Индукционная система для термоциклических испытаний дис- 122 ков турбоагрегатов
- 5. 2. Индукционная система для вибрационных испытаний дисков 125 турбоагрегатов
Список литературы
- Аникеев Г. И., Никифоров А. П. Экспериментальное исследование возбудимости собственных колебаний и демпфирования в радиально-осевых рабочих колесах гидротурбин. — В кн.: Упругие и гидроупругие колебания элементов машин и конструкций, М.: Наука, 1979.
- Андреев Ю.Н. Оптимальное проектирование тепловых агрегатов. М.: Машиностроение, 1983.-231 е.
- Бабаков И.М. Теория колебаний. М: ГИТТЛ, 1958 628 с.
- Базаров A.A. Исследование и разработка многосвязных систем управления термоциклических испытаний дисков турбоагрегатов. Автореф. дисс. канд. техн. наук. Самара, 1991.-16 с.
- Биргер И.А., Кемпнер M.JI. Колебания лопаток турбин и компрессоров. Колебания турбинных и компрессорных дисков В кн.: Колебания машин, конструкций и их элементов /Под ред. Ф. М. Диментберга и К. С. Колесникова. М: Машиностроение, 1980. Т. 3, с 229−281.
- Биргер И.А., Демьянушко И. В. Расчет на прочность вращающихся дисков. М: Машиностроение, 1978, 247 с.
- Богомолов С. И., Журавлева А. М. Колебания сложных механических систем. Харьков: Вища школа, 1978, 136 с.
- Богомолов С. И., Журавлева А. М. Взаимосвязанные колебания в турбомашинах и газотурбинных двигателя. Харьков: Вища школа, 1973, 179 с.
- Батэ К., Вилсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов. М.: Стройиздат, 1982. — 448с
- Бахвалов Н.С., Жидков Н. П., Кобельков Г. М. Численные методы // М.: наука, 1987
- Бахвалов Н.С. Численные методы // М.: Наука, 1975
- Брахман Т.Р. Многокритериальность и выбор альтернативы в технике. М.: Радио и связь, 1984. — 288 с.
- Бреббия К., Теллес Ж., Вроубел А. Методы граничных элементов. М.: Мир, 1987.-481с.
- Воробьев Ю.С. К выводу уравнений колебаний вращающегося диска. -В кн.: Динамика и прочность машин. Харьков: Вища школа, 1974, вып. 20, с 69−76.
- Геминтерн В.И., Каган Б.М. Методы оптимального проектированиями Энергия, 1980 160с
- Генкин M. JL, Русаков А. И., Яблонский В. В. Электродинамические вибраторы. -М.: Машиностроение, 1975, 94 с.
- Голоскоков Е.Г., Филлипов А. П. Нестационарные колебания механических систем. Киев: Наукова думка, 1968, с 340.
- Гонтаровский В.П., Козлов И. А., Гонтаровская Т. Н. Применение МКЭ к расчету напряженного и деформированного состояния неоднородных тел вращения. — Проблемы прочности, 1975, № 8, с 72−76.
- Данилушкин АИ. Структурное моделирование процессов и систем управления одного класса объектов индукционного нагрева. Ж-л «Вестник Самарского государственного технического университета». Серия «Технические науки». Вып. 5 1998, с. 120−129.
- Данилушкин И.А. «Моделирование и пространственно-временное управление процессами нагрева дисков турбоагрегатов на специализированных испытательных стендах». Автореф. дис.канд. техн. наук.-Самара, 2004.-23с.
- Демидович В.Б., Немков B.C. Расчет цилиндрического индуктора с немагнитной загрузкой на ЭВМ // Промышленное применение ТВЧ. — JL, 1975. -Вып.15. с. 385.
- Демидович В.Б. Теория, исследование и разработка индукционных нагревателей для металлургической промышленности. Автореф. дисс. доктора техн. наук.—Санкт-Петербург, 2002. — 32 с.
- Демидович В.Б. Цифровое моделирование и оптимизация индукционных нагревателей слитков из алюминиевых сплавов: Автореферат диссертации кандидата технических наук. Л., 1978. -15с.
- Демьянушко И.В. Проблемы автоматизированных циклических испытаний дисков и роторов на разгонных стендах / И. В. Демьянушко, B.C. Суржин //Проблемы прочности. 1981.- № 7.-С. 110−115.
- Динамика авиационных газотурбинных двигателей/Под ред. д-ра техн. наук, проф. И. А. Биргера, д-ра техн. наук, проф. Б. Ф. Шорра. М., Машиностроение, 1981, 232 е., ил.
- Довбыш В.Н. Моделирование и расчет электромагнитных источников тепла при индукционном нагреве осесимметричных тел сложной формы. // «Вестник Самарского государственного технического университета» Серия «Технические науки», Вып. 14 2002, с. 181−184.
- Дондошанский В.К. Расчет колебаний упругих систем на электронных вычислительных машинах. М.: Машиностроение, 1965, 367 с.
- Заливин H.H. Новый метод индукционного нагрева вулканизационных форм.// Химическое и нефтяное машиностроение. 1967. № 3, с. 33—34.
- Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.:Мир, 1975. 541с.
- Зимин JI.C. Об оптимальном выборе конструктивных характеристик систем индукционного нагрева. // Алгоритмизация и автоматизация технологических процессов и промышленных установок: Межвузовский сборник научных трудов, 1978. Вып. 9. — с. 123 — 126.
- Зимин J1.C. Борьба с шумом и вибрацией при индукционном нагреве/ Борьба с вибрацией: Тез. Докл. III Всесоюзной конф. По борьбе с шумом и вибрацией (Челябинск, 23−28 июня 1980 г.). Челябинск, 1980.-е. 39−42.
- Зимин JI.C. Оптимальное проектирование систем индукционного нагрева в технологических комплексах обработки металла давлением. Автореф. дисс. доктора техн. наук.-Ленинград, 1987. 30 с.
- Иванов В.П., Огородов В. Т. Высокочастотный воздушный вибростенд. Тр. КуАИ/Куйбышевский авиац. ин-т, 1965, вып. 19, с. 413−425.
- Иванов В.П., Степаненко Н. Д. К вопросу об определении спектров собственных форм и частот лопаток турбомашин. Сб. «Вибрационная прочность и надежность авиационных двигателей». — Куйбышев, КуАИ. Труды, вып. XIX, 1965, с. 41−56.
- Исследование концентрации в плоских моделях ободов турбинных дисков/М.Х. Ахметзянов, Г. Т. Казаков, Е. Д. Консон, Г. Х. Листвинский. В кн.: Механика деформируемого тела и расчет сооружений. Новосибирск. 1970, вып. 96, с. 257−267.
- Исследование напряженного состояния и конструктивной прочности элементов роторов турбомашин/В.П. Рабинович, В. Ф. Кожевников, Е. Д. Консон, Ж. В. Башкатова. Проблемы прочности, 1969, № 1, с 4852.
- Кемпбелл В. Аксиальная вибрация дисков паровых турбин и меры защиты от нее. М.: Энергоиздат, 1937, 47 с.
- Кинев Е.С. Индукционные установки сквозного нагрева цилиндрической заготовки в продольном магнитном поле. Автореф. дис.канд. техн. наук.-Красноярск, 2006.-22с.
- Клюев В.В. Приборы и системы для измерения вибрации, шума и удара. Т.2. М.: Машиностроение, 1978, 439 с.
- Кобрин, М.М. Прочность вращающихся дисков / М. М. Кобрин JL: Судпромгиз, 1963. — 357с.
- Коздоба JI.A. Решение нелинейных задач теплопроводности. Киев: Наукова думка, 1976.
- Консон Е.Д. Оценка максимальных напряжений при ползучести в ободе турбинного диска. Энергомашиностроение, 1969, № 8, с. 32−34.
- Кравченко A.A., Тубин З. М. Применение МКЭ к решению нестационарной задачи теплопроводности. //Прикладные проблемы прочности и пластичности, 1977, № 6. — с.64 — 69.
- Кувалдин А.Б. Индукционный нагрев ферромагнитных сталей. М.: Энергоатомиздат, 1988. — 200с.
- Кувалдин А.Б. Выбор режимов индукционного нагрева и конструкций индукторов для моделирования термонапряженного состояния вращающихся дисков турбин / А. Б. Кувалдин, А. Р. Лепешкин // Электротехника. 1998. № 5. С. 39−46
- Кузнецов Н.Д., Цейтлин В. И. Эквивалентные испытания газотурбинных двигателей. М.: Машиностроение, 1975, 213 с.
- Ландау Л.Д., Лившиц Е. М. Теоретическая физика: Теория упругости. -М.: Физматлит, 2001. 264 с.
- Левин A.B. и др. Прочность и вибрация лопаток и дисков паровых турбин/ A.B. Левин, К. Н. Боришанский, Е. Д. Консон. Л.: Машиностроение, Ленингр. Отд-ние, 1981. — 710 е., ил.
- Левин A.B. Расчет на вибрацию вращающихся облопаченных дисков турбин. Советское котл (c)турбостроение, 1964, № 2, с. 11−14.
- Левин A.B., Ривош У. Е. Вибрация дисков паровых турбин. Советскоеtкотлотурбостроение, 1934, № 4, с. 42−46, 1936, № 3, с. 8−14.
- Леонтьев М. К Виброметрирование авиационных ГТД: Учебное пособие. М.: Изд-во МАИ, 1998. — 20 с.:ил.
- Лепешкин А.Р. Разработка эффективных режимов скоростного индукционного нагрева изделий с учетом термических напряжений. Автореф. дис. докт. техн. наук. Москва, 2007. -40с.
- Лившиц М.Ю. Теория и алгоритмы оптимального управления термодиффузионными процессами технологической теплофизики по системным критериям качества: Автореф. дис. докт. техн. наук. -Самара, 2001.-46 с.
- Лурье А.И. Теория упругости. М.: Наука, 1970. — 940 с.
- Лыков A.B. Тепломассообмен (Справочник) М.: Энергия, 1978. -480 с.
- Лыков A.B., Михайлов Ю. А. Теория теплопроводности и массопереноса. М.-Л., Госэнергоиздат, 1963, 535 с.
- Лыков A.B. Теория теплопроводности. Высшая школа, Москва, 1967, 599 с.
- Мавлютов P.P. Концентрация напряжений в элементах авиационных конструкций. М.: Наука, 1981. 141 с.
- Маликов Ю.К., Лисиенко В. Г. Численный метод решения задач теплопроводности для двумерных тел сложной формы. //Инженерно-физический журнал, 1981, № 3. с. 503 — 509.
- Махмудов K.M., Немков B.C., Слухоцкий А. Е. Методы электрического расчета индукторов//Изв. ЛЭТИ.-1973.-Вып.114.-c.3−27.
- Мэнсон С. Температурные напряжения и малоцикловая усталость. Пер. с англ. М.: Машиностроение, 194, 344 с.
- Немков B.C. Теория и расчет цилиндрических электромагнитных систем индукционного нагрева: Автореф. дис. доктора техн. наук — Л., 1980.-30 с.
- Немков B.C., Демидович В. Б. Теория и расчет устройств индукционного нагрева. Л.: Энергоатомиздат, 1988. — 280 с.
- Немков B.C., Демидович В. Б. Экономичные алгоритмы численного расчета устройств индукционного нагрева//Изв. вузов. Электромеханика-1984. № 11.-С. 13−18.
- Павлов H.A. Инженерные тепловые расчеты индукционных нагревателей. М.-Л.: Энергия, 1978. 120 с.
- Пановко Я.Г. Основы прикладной теории упругих колебаний. М.: Машгиз, 1957, 336 с.
- Петухов А.Н. Сопротивление усталости деталей ГТД/А.Н. Петухов. — М.: Машиностроение, 1993.
- Плешивцева Ю.Э. Последовательная параметризация управляющих воздействий и полубесконечная оптимизация алгоритмов управления технологическими объектами с распределенными параметрами. Автореф. дис. докт. техн. наук. — Самара, 2009. — 50с.
- Подстригач Я.С., Бурак Я. И., Кондрат В. Ф. Магнитотермоупругость электропроводных тел. — Киев: Наукова думка, 1982. — 296 с.
- Попов П.Г., Шумилов Ю. А. Анализ электромагнитных устройств с индуктивными связями методом конечных элементов// Электричество1978. — № 11 — с.43−48.
- Прагер В. Основы теории оптимального проектирования конструкций.1. М.: Мир, 1977.-112с.
- Прочность, устойчивость, колебания. Справочник в трех томах. Тома I-III. Под ред. Биргера И. А., Пановко Я. Г. М: Машиностроение, 1968.
- Рапопорт Э.Я. Оптимизация процессов индукционного нагрева металла. М.: Металлургия, 1993. — 279 с.
- Рапопорт Э.Я. Теория и алгоритмы оптимального управления индукционным нагревом металла перед обработкой давлением: Автореф. дис. доктора техн. наук.-М., 1983.-42 с.
- Рапопорт Э.Я. Альтернансный метод в прикладных задачах оптимизации. М.: Наука. 2000. — 336с.
- Рейтман М.И., Шапиро Г. С. Методы оптимального проектирования деформируемых тел. М.: Наука, 1976. — 258с.
- Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. М.: Мир, 1979. 392с.
- Сергеев С.И. Демпфирование механических колебаний. М.: Физматгиз, 1959. 408 с.
- Сидоренко В.Д. Применение индукционного нагрева в машиностроении. Л.: Машиностроение, 1980. — 231с.
- Синдяков Л.В. Оптимизация энерготехнологических характеристик установившихся режимов работы индукционных установок непрерывного действия для нагрева стальных заготовок: Автореф. дис.канд. техн. наук.-Л., 1984.-19 с.
- Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости. М.: Наука, 1979. -560 с.
- Тозони О.В. Метод вторичных источников в электротехнике. М.: Энергия, 1975.-295 с.
- Тюленев В.Н. Определение рассеяния энергии в материалах при установившихся резонансных колебаниях. В кн.: Прочность и динамика авиационных двигателей. М.: Машиностроение, 1969, вып. 4, с 169−193.
- Численные методы условной оптимизации. /Под ред. Ф. Гилл, У. Мюррей. -М.: Мир, 1977. -290с.
- ТТТорр Б.Ф., Егоров В. А. Применение пьезоэлектрических устройств и голографической интерферометрии к исследованию спектровколебаний зубчатых колес. Вестник машиностроения, 1977, № 12, с. 13−15.
- Яицков С.А. Ускоренный изотермический индукционный нагрев кузнечных заготовок.-М.: Машгиз, 1962.-96 с
- Bachschmid N., Pennacchi P., Vania A. Thermally induced vibrations due to rub in real rotors. Journal of Sound and Vibration 299 (2007) 683−719.
- DasGupta A., Hagedorn P. Critical speeds of a spinning thin disk with an external ring. Journal of Sound and Vibration 283 (2005) 765−779
- Gormana D.G., Kennedyb W., Huissoon J.P. Experimental analysis of transverse vibration in thermally stressed rotating discs. Journal of Sound and Vibration Volume 73, Issue 2, 22 November 1980, Pages 211−223.
- Hearn E.J. Rings, Discs and Cylinders Subjected to Rotation and Thermal Gradients. Mechanics of Materials 2 (Third Edition) An Introduction to the Mechanics of Elastic and Plastic Deformation of Solids and Structural Materials 1997, Pages 117−140
- He L. Fourier methods for turbomachinery applications. Progress in Aerospace Sciences 46 (2010) 329−341
- Jaiswal B.L., Bhave S.K. Experimental evaluation of damping in a bladed disk model. 1994 Journal of Sound and Vibration 177, 111−120.
- Kirkhope J., Wilson G.J. A finite element analysis for the vibration modes of a bladed disc. Journal of Sound and Vibration. Volume 49, Issue 4, 22 December 1976, Pages 469−482
- Lazarus A., Prabel В., Combescure D. A 3D finite element model for the vibration analysis of asymmetric rotating machines. Journal of Sound and Vibration 329 (2010) 3780−3797.
- Markert R., Seidler M. Analytically based estimation of the maximum amplitude during the passage through resonance. 1999 Applied Mechanics in the, Americans 8, 1511−1514.
- Nerli G. The study of umbrella oscillations of turbine disks of arbitrary profile by the finite element method. Computers & Structures. Volume 5, Issue 4, November 1975, Pages 233−239
- Xu-Long Peng, Xian-Fang Li. Thermal stress in rotating functionally graded hollow circular disks. Composite Structures 92 (2010) 1896−1904
- Valeri Rudnev, Don Loveless, Raymond Cook, Mican Black. Handbook of Induction Heating. New York Basel 2003, p. 777.
- Латыпов P.P. Расчет индукторов для систем индукционного нагрева дисков и формирования механических колебаний в процессе испытаний Текст. / А. А. Базаров, А. И. Данилушкин, P.P. Латыпов // Электротехника. 2008. — № 8. — С. 34−38.
- Латыпов P.P. Особенности систем электроснабжения на специальных испытательных стендах Текст. / А. А. Базаров, P.P. Латыпов // Известия ВУЗов «Электромеханика». -2007. -Спец. выпуск. С.79−80.
- Латыпов P.P. Индукционная система для вибрационных испытаний дисков турбомашин / А. А. Базаров, Р. Р. Латыпов // В сб.: ЕФЕКТИВШСТЬ ТА ЯКИСТЬ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯпромислових гадприемств. vi мгжнародна науково
- ТЕХШЧНА КОНФЕРЕНЩЯ. 21−23 травня 2008 р., Мар1уполь, Украша. с. 374−376.
- Латыпов P.P. Идентификация процессов индукционного нагрева как объектов с распределенными параметрами / A.A. Базаров, P.P. Латыпов // В сб.: Математическое моделирование и краевые задачи: Труды V Всерос. науч. конф. 4.2. Самара СамГТУ 2008, С. 11−13.
- Латыпов P.P. Индукционные системы для нагрева дисков и формирования механических колебаний в процессе испытаний / A.A.
- Базаров, P.P. Латыпов // В сб. Успехи современной электротехнологии. Труды Международной научно-технической конференции. СГТУ, Саратов, 2009 г. С. 140−144.
- Латыпов P.P. Система управления индукционным нагревом дисков для циклического термонагружения / Р. Р. Латыпов, A.A. Базаров // В сб.: Наука. Технологии. Инновации. Материалы Всерос. науч. конф. Ч. 3. -Новосибирск: НГТУ, 2008. С. 16- 18.
- Латыпов P.P. Расчет индукторов для виброиспытаний дисков турбоагрегатов / P.P. Латыпов, C.B. Степанов, A.A. Базаров // В сб.: Наука. Технологии. Инновации. Материалы Всерос. науч. конф. Ч. 3. -Новосибирск: НГТУ, 2009. С. 222−223.
- Латыпов P.P. Электроснабжение систем индукционного нагрева в установках переработки и транспортировки нефтепродуктов Текст. / A.A. Базаров, P.P. Латыпов, C.B. Степанов, И. О. Щепин // Известия ВУЗов «Электромеханика». -2009. -Спец. выпуск. С. 37.