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第一章 汽缸的强度计算1

1-1 调节阀阀杆动应力及安全设计1

目录1

一、阀杆动应力计算2

二、阀杆的安全设计4

三、阀杆应力计算实例6

1-2 汽缸壁厚及法兰尺寸的初步确定及计算8

一、各部分尺寸的初步确定8

二、汽缸法兰的初步计算13

一、根据密封性要求计算螺栓初应力σ017

1-3 螺栓的蠕变及初紧力的计算17

二、考虑法兰、螺栓温差时螺栓实际紧应力的计算19

三、法兰最弱截面处的弯应力和压应力21

四、法兰对汽缸主筒体应力分布的影响22

1-4 汽缸端壁的应力与位移计算23

一、简单估算24

二、按二维壳体理论计算汽缸端壁的位移和应力25

1-5 汽缸引出管处局部应力计算35

一、引出管外段的局部应力计算35

二、汽缸与引出管交界处的应力计算37

1-6 汽缸壁与隔板持环交界处及隔板槽底应力计算43

一、汽缸壁与隔板持环交界处的应力计算43

二、隔板槽底应力计算44

1-7 汽缸和法兰的热应力计算47

一、汽缸热应力计算48

二、汽缸中分面法兰的热应力56

二、力和变形之间的关系58

三、汽缸构件的热屈服和合理温升的控制原则62

四、减小热应力的措施64

1-8 汽缸材料和强度校核65

一、汽缸构件安全系数的选取65

二、汽缸构件的断裂判据和断裂安全校核69

三、汽缸构件的材料74

第二章 隔板的强度计算80

2-1 隔板的简易估算80

2-2 隔板挠度和应力计算84

2-3 静叶的斜弯曲90

2-4 隔板的详细计算94

一、隔板各组成元件的承载情况94

三、各方程组的变换105

四、微分方程组的解109

五、变形、力和力矩计算公式113

六、应力计算公式114

2-5 喷嘴的计算115

2-6 隔板套的近似计算118

2-7 隔板、喷嘴、隔板套及汽封体的材料及安全校核120

第三章 汽轮机叶片强度计算122

3-1 叶片的结构形式122

一、叶片型线部分122

二、动叶叶根123

三、动叶顶部125

四、叶片的连接件及其连接形式125

3-2 叶片型线部分的应力计算127

一、叶片的蒸汽弯应力计算127

二、等截面叶片的拉应力计算134

三、变截面叶片的拉应力计算135

3-3 叶顶及连接件的应力计算138

一、围带的应力计算138

二、拉金的应力计算140

三、叶片铆钉头的应力计算141

3-4 有限成组叶片的弯应力计算142

一、围带的反弯矩及叶片的蒸汽弯应力计算142

二、拉金的反弯矩及叶片的蒸汽弯应力计算147

3-5 叶片的安装计算150

一、直叶片和短的变截面叶片的安装计算151

二、中长变截面叶片的安装计算153

3-6 考虑长叶片动态变形时的应力计算166

3-7 叶片截面的几何特性计算172

一、利用快速电子计算机计算叶片截面几何特性的方法172

二、计算叶片截面几何特性的切比舍夫法179

3-8 叶片的蠕变计算182

3-9 叶根及轮缘的应力计算186

一、倒T形叶根及轮缘的应力计算186

二、外包倒T形叶根及轮缘的应力计算189

三、外包双倒T形叶根及轮缘的应力计算191

四、叉形叶根及轮缘的应力计算197

五、枞树形叶根及轮缘的应力计算200

六、末叶片叶根及轮缘的应力计算207

3-10 叶片的工作条件及其损伤211

3-11 叶片材料及安全系数的选择212

二、安全系数的选择216

第四章 叶片的振动220

4-1 激振力产生的原因及其频率220

一、单只叶片的振型224

二、有限叶片组的振型224

4-2 叶片的振动形式——振型224

三、整圈连接叶片组的振型225

4-3 等截面叶片的固有频率计算226

一、等截面自由叶片固有频率的计算226

二、等截面叶片组固有频率的计算230

4-4 变截面叶片固有频率的计算241

一、变截面自由叶片A0型振动频率的计算242

二、用围带连接的变截面叶片组A0型振动固有频率的计算248

三、用两根拉金连接的叶片组A0型振动固有频率的计算252

四、围带和拉金连接叶片组A0型振动固有频率的计算254

五、围带连接叶片组B0型振动固有频率的计算258

六、叶片组A1型振动固有频率的计算260

一、工作温度对叶片固有频率的影响282

二、叶根连接刚性的影响282

4-5 对实际工作叶片频率的修正282

三、离心力对叶片固有频率的影响285

4-6 避免叶片共振的方法及安全条件286

一、避免叶片共振的方法286

二、避免叶片共振的安全条件294

1-7 按静应力和动应力对叶片进行安全校核296

一、几个基本概念297

二、安全倍率的计算298

三、不调频叶片振动强度的安全准则300

四、调频叶片振动强度的安全准则301

1-8 叶片振动应力的计算303

一、高频激振力的计算304

二、单只叶片的振动应力计算306

三、叶片组的振动应力计算311

四、动应力公式中有关参数的确定312

一、叶片材料的选择312

4-9 工艺性和运行条件对叶片安全性的影响316

第五章 长叶片的弯扭振动计算317

5-1 自由叶片弯扭联合振动频率和振型的计算317

一、自由叶片弯扭联合振动微分方程的推导317

二、弯扭联合振动方程的数值积分解法333

一、振动方程的推导341

5-2 整圈连接叶片组的频率和振型计算341

二、求叶片的动力刚度矩阵346

三、求连接件的传递矩阵348

四、具有一根整圈焊拉金叶片组的频率计算351

五、具有一根整圈松拉金叶片组的频率计算351

六、具有两根整圈焊拉金叶片组的频率计算354

七、具有一根焊拉金和一根松拉金整圈连接叶片组的频率计算356

八、具有两根整圈松拉金叶片组的频率计算358

第六章 轮盘和转子的强度计算362

6-1 基本力学微分方程的推导363

6-2 等厚轮盘的应力计算366

一、等厚轮盘的一般情况368

二、等厚轮盘的几个特例369

6-3 变厚度轮盘的应力分析372

一、二次解法求轮盘应力373

二、直接解法求轮盘应力377

6-4 套装轮盘的应力分析389

一、套装轮盘过盈量的确定390

二、轮盘的应力计算393

6-5 轮盘设计的改进396

一、轮孔位移-应力分析396

二、轮盘设计的改进403

6-6 整体转子应力分析407

一、整体转子的分段计算法407

二、整体计算法的原理408

三、简化的整体计算法413

四、结构因素对整体转子应力的影响414

一、轮盘与转鼓相接半径的选取415

6-7 焊接转子的应力分析415

二、转鼓部分力学微分方程及其解416

三、转鼓位移方程积分常数的确定417

四、转鼓各截面的应力及轮盘应力和型线421

五、结构因素对焊接转子应力的影响422

6-8 轮盘、转子热应力分析424

一、热应力的基本方程425

二、非稳定工况下的热应力426

三、热应力疲劳问题434

四、变厚度轮盘的热应力计算437

五、轮盘的蠕变计算439

6-9 汽轮机转子的寿命计算和寿命管理440

一、计算步骤440

二、转子寿命管理方法441

6-10 轮盘和转子初步强度校核及材料443

三、机组寿命的管理手段443

6-11 轮盘和转子的断裂判据和安全校核447

一、低周、高应力幅作用下疲劳裂纹的发生448

二、轮盘和转子临界裂纹尺寸的确定450

三、初始裂纹尺寸a0的确定455

四、轮盘和转子的断裂判据456

五、轮盘和转子剩余寿命的估算456

六、断裂判据在安全校核中的应用457

七、轮盘和转子钢的断裂韧性459

八、轮盘和转子材料K1c的测定方法461

7-1 有关转子振动的基本特性463

一、转子临界转速的概念463

第七章 转子动力学463

二、单轮盘转子的临界转速464

三、阻尼对转子振动的影响469

四、多自由度转子振动的特性476

7-2 多轮盘变截面转子临界转速的图解法479

7-3 分析法求二支座转子的临界转速489

7-4 轮盘回转力矩对临界转速的影响499

7-5 支座弹性对转子临界转速的影响502

一、敏感区与非敏感区503

附录Ⅰ 动力工程常用单位换算表503

二、支座刚度的变化504

三、稳定区与不稳定区以及刚性和柔性支座506

四、转子与支座刚度的选取与匹配508

7-6 计算转子临界转速的通用方法509

一、基本原理510

二、计算方法及注意事项513

三、单跨转子与轴系临界转速的关系514

一、模化基本关系式516

7-7 临界转速的模化方法516

二、相似方程的具体应用518

三、支座弹性的近似确定519

7-8 转子的动平衡要求519

一、转子系统振动的基本特点520

二、转子允许的不平衡偏心力522

三、允许不平衡质量的分配524

7-9 转子—轴承系统的油膜振荡525

一、油膜振荡的现象和特征526

二、油膜振荡的机理527

三、单质量系统的稳定性判据和失稳转速计算530

四、油膜振荡的防止方法535

8-1 电测法540

第八章 实验应力分析540

8-2 电阻应变片及转换原理541

8-3 电阻应变仪及测量原理542

8-4 应变测量544

8-5 复杂条件下的应变测量549

8-6 光弹性法552

8-7 光弹性的基本原理553

8-8 平面光弹性的应力计算555

8-9 三维光弹性558

附录Ⅱ 有限元分析法简例569

参考文献671