基于Pro／E的钻井涡轮叶片造型设计
PDC钻头设计
PDC钻头设计作者：贾维江来源：《中国科技博览》2014年第01期摘要：PDC钻头的设计包括冠部形状设计、布齿设计和水力结构设计，文中结合胜利油田的地层特点，将理论设计与实践相结合，进行了PDC钻头设计。
关键词：PDC钻头；冠部形状设计；布齿设计；水利结构设计中图分类号：TV5针对胜利油田的砂岩地层，在总结前人经验的基础上，结合PDC钻头计理论及计算机技术，设计PDC钻头。
一般情况下，PDC钻头对砂岩具有良好的可钻性。
1 冠部形状设计钻头冠部形状设计模式很多，包括三段式组合（模式A直线-圆弧-直线和模式B直线-圆弧-抛物线）及两段式组合（模式C直线-圆弧和模式D直线-抛物线）。
根据冠部形状设计理论，并结合砂岩地层的特点，选用 215.9 的PDC钻头，钻头冠部采用直线-圆弧曲线设计。
根据设计要求，本次设计中采用浅内锥；针对胜利油田砂岩地层的特点，采用等切削原则进行冠部轮廓设计，在冠部轮廓理论曲线方程进行拟合的基础上，结合钻头设计经验和使用钻头类比，确定出适合钻进砂岩地层的钻头冠部轮廓形状：浅锥、直线—圆弧冠部轮廓，外锥长度适中。
这种直线—圆弧轮廓剖面具有的特点一是使得钻头表面尽可能有效地布置切削齿，二是使钻头从鼻部切削齿到保径切削齿能够圆滑地过渡。
2 布齿设计（1）切削齿的大小。
钻头设计时既要考虑获得较高的机械钻速，又要考虑延长钻头的使用寿命，这2个指标都与切削齿的大小和密度有关。
选择直径为19.05 的PDC复合片作为主切削元件。
（2）切削角度。
根据所钻地层的软硬程度和岩性特点以及PDC复合片的破岩特点，随着地层硬度的由低到高，切削齿的切削角度逐渐由小到大，但一般控制在10°～30°之间。
而切削齿的侧转角度则随着钻头切削刀翼的不同而不同。
直切削刀翼上切削齿的侧转角一般取5°～15°，而螺旋切削刀翼上切削齿的侧转角则随着螺旋线变化。
切削角取20°，侧转角取5°。
涡轮增压柴油机叶轮疲劳仿真及试验
涡轮增压柴油机叶轮疲劳仿真及试验作者：杨玲玲席德明来源：《广西教育·C版》2017年第05期【摘要】本文以增压器叶轮为研究对象，以满足涡轮增压柴油机性能为研究目的，基于有限元法及局部应变疲劳理论，着重分析叶轮等效应力及应变的分布情况，预测叶轮的疲劳循环次数及仿真寿命计算，将增压器安装到柴油机上进行试验研究，结果表明对叶轮的仿真及疲劳分析具有可行性。
【关键词】柴油机涡轮增压器叶轮疲劳史密斯公式【中图分类号】G 【文献标识码】A【文章编号】0450-9889（2017）05C-0190-03现如今，涡轮增压器早已被大量使用在柴油机中，尤其是车用及船用发动机。
增压器可以提高发动机热效率、改善发动机尾气净化排放等，在提高柴油机性能和降低空气污染方面发挥着巨大作用。
在涡轮增压技术中，由于叶轮部件的高速旋转可以显著提高过滤后的空气动能，压缩更多的空气进入气缸，使燃油燃烧更充分，从而增加发动机的输出功率。
叶轮作为增压器的关键部件起着举足轻重的作用。
影响压气机性能的叶轮结构参数有很多，例如压气机的进口直径、叶形、叶片进出口角、叶高等。
因此，在叶轮的设计中，既要满足空气动力学原理以确保良好的工作性能，同时又要保证叶轮叶片具有足够的强度及刚度以适应发动机在高原等极端环境条件下的正常工作。
涡轮增压器特别是车用增压器，由于其经常在交变载荷下工作，所以叶轮的疲劳破坏成为主要的破坏形式。
本文以某型号增压器叶轮零件为研究对象，考虑其在高速运转下的载荷情况，以CAE软件为分析平台对叶轮进行仿真分析，运用疲劳理论可视程序化对疲劳寿命进行预测。
最后以发动机考核试验的试验结果对理论分析进行了验证，发现此型号叶轮疲劳寿命满足发动机工作需求，为叶轮的设计工作提供理论依据。
一、叶轮工作时的低周疲劳涡轮增压器是一种叶轮机械，涡轮和压气机叶轮是涡轮增压器的关键部件。
增压器叶轮在工作时转速逐渐增大，车用涡轮增压器工作转速一般为100000r/min左右，最高转速已达300000r/min，所以无法避免会产生应力集中造成的局部应力增大。
轴流式涡轮增压器涡轮叶片的优化设计
采用 iSIGHT 提供的 多 岛 遗 传 算 法 (multi2island genetic algorithm , MIGA) 及 二 次 序 列 规 划 法 (sequential quadratic programming ,SQP) 相结合 , 先对 求解域进行全局寻优 ,再进行局部深层次寻优 ,以得到 最优解 。
应特性越好 。
4 优化设计的仿真流程
采用 iSIGHT多学科设计优化平台 ,将流场计算软 件 NUMECA 及有限元软件 ANSYS 进行集成 。优化中以 增压器涡轮叶片的等熵效率 、涡轮的扭矩以及离心应 力为目标函数 ,以第一阶振动频率以及前 5 阶固有频 率的约束值为约束函数 ; 以叶尖和叶根两个截面的型 面参数为设计变量 ;iSIGHT 的集成过程如图 6 。
Ξ 20060111 收到初稿 , 20060531 收到修改稿 。 ΞΞ 侯乃先 ,男 ,1982 年 6 月生 ,山东郯城人 ,汉族 。硕士研究生 ,主要从事结构设计与优化方面工作 。
938
机 械 强 度
2007 年
进行 MDO 的研究 ,发表了大量研究论文和报告 。本文 对轴流式涡轮增压器的涡轮叶片进行全三维的优化设 计 ,对涡轮叶片进行参数化建模 ,在气动 、结构及振动 三个学科间对涡轮叶片进行优化设计 ,将 MDO 的设计 方法引入到增压器部件的设计中 ,为进一步对涡轮增 压器进行优化打下基础 。
曲应力和热应力 。通常情况下 ,离心力的作用是主
要的 ,为了简化起见 ,本文只考虑离心力的影响。
Dundas 曾证明 ,叶根 ( 最高应力点) 的离心应力可由
下式计算[4]
σc max
=
ρω2
r2m
(1 2
一种机翼型叶片冲击式涡轮设计与试验研究
机械研究与应用 ・ ２ ０ １ ３ 年 第１ 期（ 第２ ６ 卷， 总 第１ ２ ３ 期）
应用与试验
一
种 机 翼 型 叶 片 冲 击 式 涡 轮 设 计 与试 验 研 究
卜永 波 ， 冯 进， 朱 云， 袁 军
（ 长江大学 机械 工程 学院， 湖北 荆 州 ４ ３ ４ ０ ２ ３ ）
ｕｎ ｒ ｎ ｅ ｒ ，ｌ ｅ ａ ｆ ｔ ｙ ｐ ｅ ｌ ｉ ｎ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｒ ｏ ａ ｔ ｔ ｕ ｒ ｎ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ， Ａ ｄ ｏ ｗｎ ｈ ｏ ｌ ｅ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｌ ａ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｆ ｏ ｒ ｅ ｉ ｎ ｖ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｆ ｕ ｌ ｉ ｆ ｌ ｌ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ．Ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ ｔ ｅ ｓ ｔ ｓ ｈ ｏ ｗｓ ｔ ｈ ａ ｔ ，ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｏ ｆ ｅ ｘ ｐ ｅ ｉｍｅ ｒ ｎ ｔ ｉ ｓ ｅ ｑ ｕ ｌ ａ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ — ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｒ ｅ ｄ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｍｅ ｅ ｔ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ．Ｔ ｈ ｉ ｓ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｈ ａ ｓ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｖ ａ ｌ ｕ ｅ ｆ ｏ ｒ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｓ ａ ｍｅ ｔ ｙ ｐ ｅ ｏ ｆ ｔ ｕ ｒ ｂ ｉ ｎ ｅ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｙ ｒ
基于STEP的回转叶片体的曲面路径规划算法研究
第20期2023年10月无线互联科技Wireless Internet Science and TechnologyNo.20October,2023作者简介:王亚芳(1990 ),女,内蒙古呼和浩特人,硕士研究生;研究方向:图形图像处理㊂基于STEP 的回转叶片体的曲面路径规划算法研究王亚芳,叶㊀飞,胡㊀哲(延安大学西安创新学院,陕西西安710100)摘要:近年来,随着五轴加工技术的发展,对数控软件路径生成功能提出了更高的要求,尤其是对自由曲面加工的刀具路径规划方面㊂文章基于STEP 格式的回转叶片模型,利用Ultimate Eyeshot 实现回转体的目标特征信息提取并进行曲面路径规划㊂本算法研究为回转叶片模型的增材制造提供了新方法,对自由曲面加工具有借鉴意义㊂关键词:STEP 模型;回转叶片;曲面路径规划中图分类号:TG659㊀㊀文献标志码:A 0㊀引言㊀㊀回转叶片(Rotating Blade)是一种可绕自身轴线回转的叶片,多被装配到诸如燃气涡轮㊁蒸汽涡轮㊁喷气发动机以及相类似物的涡轮部件,或燃气涡轮和喷气发动机的空气压缩机的回转机械上,并以整体方式与主轴一起旋转[1]㊂这类零件表面形状复杂,已经不能通过传统的参数曲面进行表示了,取而代之的是复杂的自由曲面㊂自由曲面具有外观精美㊁自由度高㊁动力学性能优良等优点,在汽车㊁航空㊁造船㊁能源等领域得到了广泛的应用㊂经过将近几十年的发展,自由曲面的造型技术已经比较成熟,而传统三轴数控机床对复杂自由曲面的加工却表现出了诸多弊病,迫切需要发展新的理论和方法㊂五轴联动数控加工技术应运而生,成为解决这类复杂曲面加工问题的重要手段㊂近年来,随着五轴加工技术的发展,对数控软件路径生成功能提出了更高的要求,尤其是对自由曲面加工的刀具路径规划方面[2]㊂路径的规划需要先完成对曲面信息的提取与处理,再制定合理的加工策略来生成符合加工要求的刀具路径信息㊂本文针对基于STEP 文件格式的回转叶片模型,利用Ultimate Eyeshot 库分析㊁提取特征信息,并对单叶片或多叶片加工曲面进行zigzag 路径规划㊂1㊀STEP 标准㊀㊀STEP(Standard for the Exchange of Product ModelData)是一个关于产品数据计算机可理解的表示和交换的国际标准㊂这里的产品数据包括几何㊁拓扑㊁公差㊁关系㊁属性和特征等整个产品生命周期中所包含的全部产品信息[3]㊂现有应用比较广泛的三维CAD软件,如UG㊁Solid works㊁Pro /E 等采用基于STEP 标准的方法,通过对STEP 中性文件中数据模型的特征信息提取,自动规划零件的制造工艺路径㊂本文通过研究㊁分析回转体类叶片的形状特征及工艺特点,按照STEP 规范进行合理的抽象㊁分类,为后期曲面路径规划及数控加工提供有力的支撑㊂2㊀Ultimate Eyeshot㊀㊀Ultimate Eyeshot 是基于.NET Framework 的CAD控件㊂它包括4个不同的Visual Studio 工具箱项目:用于2D 和3D 几何创建的 设计 ㊁用于自动2D 正交视图生成的 绘图 ㊁用于使用线性静态分析进行几何验证的 模拟 和用于CNC 的 制造 刀具路径生成和仿真㊂除此之外,该产品还可以使用CAD 交换文件格式导入和导出几何模型,如IGES㊁STEP㊂但该控件的版本需要与Visual Studio 版本进行匹配,否则无法正常使用,本文实验使用的版本是Eyeshot 11.0和Visual Studio 2017㊂3㊀回转体目标特征信息提取3.1㊀导入STEP 模型㊀㊀本研究利用Ultimate Eyeshot 库ReadSTEP 函数导入基于STEP 的回转体类叶片模型,检查其合法性并将数据存储㊂存储的数据模型不是一个整体,而是多个独立的曲面㊂STEP 模型导入如图1所示㊂3.2㊀设置回转轴㊀㊀根据导入的STEP 模型,需要设置回转轴x /y /z ,回转轴选择与回转体曲面的偏置方向垂直的轴㊂图图1㊀利用Eyeshot导入STEP模型1中STEP模型的回转轴设置为x轴㊂3.3㊀生成回转基面㊀㊀一般回转体零件的表面由诸多基本曲面构成,选择其中一个曲面即可,但要确保其沿回转轴方向延伸㊀㊀后生成的回转曲面能够覆盖所有加工区域㊂依据选取的基本曲面,利用Ultimate Eyeshot库提供的函数直接提取uv控制点㊂同时,分辨u/v作用方向,此方向决定基本回转基面的延伸方向㊂原来的uv控制起点和终点分别沿u/v作用方向延伸一定距离,最终整合成一条完整的NURBS曲线㊂最后,对NURBS曲线进行投影生成最终的回转基面[4]㊂3.4㊀选择加工叶片㊀㊀根据加工需求可以选择一个或多个叶片㊂叶片的表面同样是由多个基本曲面构面的㊂在选取时,务必保证叶片的基本曲面与回转曲面能够构形成闭合的区域,否则在进行曲面路径规划时无法判定有效地加工区域㊂图2分别列出了错误和正确的选取叶片基本曲面㊂图2㊀加工叶片的选取4㊀曲面路径规划㊀㊀提取回转体目标特征后,需要设置光斑直径㊁层高㊁搭接率㊁法向偏置㊁填充路径方向角㊁包围路径起始角及路径填充类型等参数㊂从上一步生成的回转基面开始,沿叶片加工方向进行偏置,求偏置曲面与叶片的交线,判断交线是否能够形成闭合的加工区域㊂根据层高参数设置每层叶片会产生一个甚至多个加工区域,直至偏置曲面与叶片无交线或者无法形成闭合的加工区域则结束循环[5]㊂图3为单叶片多层加工区域,其中层高设置为5mm,共需要加工5层,第1㊁2㊁3㊁5层只产生一个闭合的加工区域,而第4层产生2个闭合的加工区域㊂对每层闭合的加工区域进行处理,利用等步长插补获取加工区域轮廓插补点[6-7]㊂对于加工区域轮廓点的获取,需计算加工区域曲线的边界点,因为加工区域曲线在数据存储时不是一条完整的曲线,而是由多条曲线构成的闭合曲线㊂因此需要对边界的起点和终点进行特殊处理,最终获得加工区域的uv边界点㊂在此基础上,采用等步长插补获取每条加工曲图3㊀单叶片多层加工区域线的插补点,如图4所示㊂利用加工区域轮廓曲线,沿着u或v方向进行切片,计算每一截线的u㊁v范围,并对每一截线进行点离散㊂在离散过程中采用增加离散点密度的方式改善锯齿等距的形态㊂为了后续快速判断,减少往复计算,先将所有加工区域内部路径点存储,再依据光斑直径等参数设置对内部的路径点进行侵蚀,去掉不需要的点,最后可得到单向路径规划点㊂若针对zigzag 填充类型需要增加之字路径规划点[8]㊂图4㊀单叶片多层加工区域轮廓点生成CLS文件㊂CLS文件是由UG生成并可以被多种软件使用的刀具轨迹文件㊂CLS文件记录了刀具位置和其他相关信息,如刀具路径名称㊁刀具名称㊁刀具切削加工时的进给速度㊁刀具轨迹的显示颜色㊁GOTO命令以及辅助说明等[9]㊂其中,GOTO命令的结构如下:GOTO/x,y,z,i,j,k其中,x㊁y㊁z指的是刀具参考点在加工坐标系中的坐标值;i㊁j㊁k指的是刀具在这个刀位点时的刀轴矢量㊂5 结语㊀㊀本文提出利用Ultimate Eyeshot处理基于STEP 文件格式的叶片模型,并实现叶轮叶片的增材制造,试验表明,在合适的工艺参数下,增材制造的叶片完整,成形良好㊂参考文献[1]刘国田.回转面刀具侧铣叶轮叶片曲面的刀位规划研究[D].大连:大连交通大学,2015.[2]王国先.五轴联动加工中自由曲面的刀具路径规划研究[D].无锡:江南大学,2022.[3]孙家坤.基于iMAN的产品信息组织与处理[D].济南:山东大学,2002.[4]胡盼旺.复杂回转类零件自动特征识别算法研究[D].武汉:华中科技大学,2019.[5]孙立镌,梁颖,孙大松.自由曲面特征的定义与识别技术的研究[J].计算机工程与应用,2011(16): 204-206,234.[6]江本赤,王建彬,苏学满.一种双NURBS曲线的参数迭代插补算法[J].机械科学与技术,2019(5): 754-760.[7]王朝琴,石玗,王小荣.基于双NURBS曲线的叶轮叶片工业机器人GMAW增材制造[EB/OL].(2023-01-20)[2023-08-04]./kcms/ detail/44.1259.th.20230119.1611.001.html.[8]李丽,房立金,王国勋.NURBS曲面五轴加工刀具路径规划技术研究[J].机械制造,2014(2):5-9. [9]于桂欣,张定华,单晨伟,等.叶片螺旋铣加工中的刀具轨迹动力学分析与优化方法研究[J].新技术新工艺,2006(4):47-50.(编辑㊀姚㊀鑫)Research on surface path planning algorithm of rotary blade based on STEPWang Yafang Ye Fei Hu ZheXi an Innovation College of Yan an University Xi an710100 ChinaAbstract In recent years with the development of five-axis machining technology higher requirements have been put forward for the path generation function of CNC software especially for the tool path planning of free-form surface machining.Based on the rotary blade model in STEP format this paper uses Ultimate Eyeshot to extract the target feature information of the rotary body and carry out surface path planning.The research of this algorithm provides a new method for the additive manufacturing of rotary blade model and has reference significance for free-form surface machining.Key words STEP model rotary blade surface path planning。
涡轮分子泵叶片的结构设计与分析
涡轮分子泵叶片的结构设计与分析涡轮分子泵是一种精密高速旋转机械，在设计过程中对主轴、转子等关键件的设计作科学准确的计算、校核尤为重要。
文章阐述了借助PRO/E、PRO/MECHANICA 软件（试用版）对涡轮分子泵的涡轮叶片进行结构设计、有限元分析（应力分析及位移分析），大大提高了设计的准确率、增强了设计的可靠性及缩短了产品的研发周期。
把CAD、CAE 有效地应用于实际的产品结构设计中，将会对产品的研发起很大的作用。
涡轮分子泵是一种精密高速旋转机械系统，主要用来获得高真空和超高真空。
目前国内外飞速发展的半导体电子产业、半导体照明产业、平板显示产业、太阳能电池产业、光学元器件产业、薄膜产业推动了分子泵的快速发展；与此同时，介于时代及行业的迫切要求，在分子泵的设计过程中，一种“短周期性、高可靠性”的设计理念应运而生，然而分子泵的设计本身就是一个相对比较复杂的过程，要实现“短周期性、高可靠性”的设计理念，单凭传统的设计方法远远做不到，必须借助当今的主流CAD、CAE 软件协作方可实现。
PRO/MECHANICA 是PTC 公司开发的有限元分析软件，该软件与该公司的PRO/E 完全无缝集成，即通过PRO/E 构建的3D 几何模型，可以直接引入PRO/MECHANICA 里做结构或热力学分析，而当3D 几何结构有变更时，PRO/MECHANICA里所建立的结构或热力学分析经过简单的“分析更新”即可方便让分析结果随着更新，完全做到无数据损失，这样，PRO/MECHANICA 就能让结构设计师们将精力集中在设计工作上，在设计初期就能因为结合了分析，实时优化结构，而缩短整个设计周期，从而降低设计成本，这也是其他主流CAE 软件无法比拟的优点。
文章描述了在涡轮分子泵（以本公司研发的FF250- 250/1600 型复合分子泵为例）的设计中，以关重件之一（涡轮转片）为例，巧妙借助PRO/E、PRO/MECHANICA 软件对其进行3D 结构设计及分析，很大程度上缩短了研发周期，提高了产品结构设计的可靠性，真正实现了“短周期性、高可靠性”的设计理念。
涡轮钻具小级高涡轮设计的新发展
涡轮钻具小级高涡轮设计的新发展
胡泽明;刘志洲
【期刊名称】《石油矿场机械》
【年(卷),期】1993(022)002
【总页数】4页(P42-45)
【作者】胡泽明;刘志洲
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TE921
【相关文献】
1.涡轮钻具涡轮节模块化设计方法研究 [J], 冯定;卢运娇;余继华;陈治国;朱木秀
2.气动涡轮钻具涡轮副叶栅的优化设计 [J], 邹雯;张晓东
3.连续管小尺寸涡轮钻具三维叶栅设计研究 [J], 张强;陈治;罗凯佳;文娟;董小虎
4.涡轮钻具涡轮扭曲叶片造型设计与研究 [J], 龚盼; 王鹏; 张晨; 冯定; 涂忆柳
5.ø73 mm小尺寸涡轮钻具叶型设计及优化 [J], 郭宝杉
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
涡轮叶片三维模型重构技术研究及应用
涡轮叶片三维模型重构技术研究及应用
涡轮叶片三维模型重构技术是指通过一系列的数据处理和建模方法，将实际涡轮叶片的几何形状转化为数字化的三维模型。
这项技术的研究和应用主要用于以下几个方面：
1. 涡轮设计和优化：三维模型重构技术可以帮助工程师更加准确地了解涡轮叶片的几何形状和流动特性，从而在设计和优化过程中提供参考。
通过模拟和分析不同形状和尺寸的叶片，可以找到最佳的设计方案，提高涡轮的效率和性能。
2. 故障诊断和维修：当涡轮叶片出现故障或损坏时，三维模型重构技术可以帮助工程师精确地确定问题的位置和程度，并进行修复计划的制定。
通过与设计模型进行比对，可以快速识别出任何形状的变化或缺陷，并采取适当的措施进行修复。
3. 涡轮仿真和性能评估：三维模型重构技术可以为涡轮的流场模拟和性能评估提供准确的几何形状数据。
工程师可以利用这些数据进行流体动力学分析、热传导模拟和疲劳寿命评估等，以便更好地理解涡轮的运行状态和性能，并做出相应的调整和改进。
4. 涡轮制造和材料研究：三维模型重构技术可以为涡轮的制造过程提供准确的几何形状数据。
制造过程中的加工和组装可以根据这些数据进行精确控制，以确保叶片的精度和质量。
同时，三维模型还可以用于材料研究，帮助工程师确定最
合适的材料和工艺参数，以提高涡轮的性能和耐久性。
总之，涡轮叶片三维模型重构技术的研究和应用对于涡轮设计、故障诊断、性能评估和制造等方面都具有重要意义，可以提高涡轮的效率、性能和可靠性。
定向凝固合金涡轮叶片服役后组织研究
定向凝固合金涡轮叶片服役后组织研究王乾坤1, 王 威2, 迟庆新2, 曹铁山1, 程从前1, 赵 杰1*（1．大连理工大学 材料科学与工程学院, 辽宁 大连 116024；2．中国航发沈阳发动机研究所, 沈阳 110027）摘要：涡轮叶片是飞机发动机中服役条件最为苛刻的部件，其性能关系到发动机的工作安全。
因叶片服役环境复杂，服役条件苛刻，在服役中不可避免地形成各类损伤，对其服役损伤进行研究，有着重要的工程意义和经济意义。
本工作选用实际服役后的定向凝固合金涡轮叶片作为研究对象，截取叶身上部高度80%横截面位置，利用SEM和EDS分析等方法进行定性和定量的微观组织分析。
结果显示：该叶片存在两种不同类型的γ'相。
一类γ'相尺寸小，形状规则，另一类γ'相尺寸大，形状不规则；借助对各部位γ'相进行尺寸分布表征，结合截面各部位硬度测试分析，表征了叶片不同部位间的微观损伤程度。
结果表明，不同部位的服役工况不同，微观组织损伤程度不同。
此外，总结和分析了在叶片个别部位出现的基体裂纹和涂层损伤等情况。
关键词：涡轮叶片；服役；组织损伤；性能退化doi：10.11868/j.issn.1005-5053.2022.000141中图分类号：TG132.3+3 文献标识码：A 文章编号：1005-5053(2023)02-0009-08Microstructure damage of directionally solidified alloyturbine blade after serviceWANG Qiankun1, WANG Wei2, CHI Qingxin2, CAO Tieshan1, CHENG Congqian1, ZHAO Jie1*（1. School of Materials Science and Engineering，Dalian University of Technology， Dalian 116024，Liaoning，China；2. AECC Shenyang Engine Design Institute, Shenyang 110027，China）Abstract: Turbine blades are the most demanding components in aircraft engines, and their performance is related to the safety of the whole engine. Due to the complex service environment and harsh service conditions of blades, various types of damage cannot be prevented in service. Therefore, it is of great engineering and economic significance to study the service damage of blades. In this paper, the directional solidification alloy turbine blade after actual service was selected as the research object. The cross section position of 80% upper height of the blade was intercepted, and the qualitative and quantitative microstructure analysis was carried out by SEM and EDS analysis. The results show that there are two different types of γ' phases in this leaf. One kind of γ' phase has small size and regular shape, the other has large size and irregular shape. The degree of microscopic damage among different parts of the blade is characterized with the help of dimensional distribution characterization of the γ' phase of each part, combined with the analysis of hardness testing of each part of the cross-section.The results show that the service conditions of different parts are different, and the degree of microstructure damage is different. In addition, matrix crack and coating crack in some parts of blade are summarized and analyzed.Key words: turbine blades；service；microstructural damage；performance degradation涡轮叶片是航空发动机中最为重要的部件之一。
基于PRO／E的风力发电机叶片复杂曲面建模
基于PRO／E的风力发电机叶片复杂曲面建模郑喜朝【摘要】以涡流理论为基础，基于点坐标的空间几何变换理论，按照风力发电机叶片设计的实际过程．对风力发电机叶片的空间截面坐标进行求解，提出了一种通用设计方法，并运用PRO／E软件，实现了风力发电机叶片三维实体的精确建模。
该方法对于风机的优化建模具有指导意义。
%The paper was solved space section coordinates of wind driven generator and put forward universal design proposal based on vortex theory and transform theory of spatial geometry. The paper also was realizedthree dimensional accurate modeling of wind driven generator by using PRO/E software, which had guiding significance to optimizing modeling of wind driven generator.【期刊名称】《科技创新与生产力》【年(卷),期】2012(000)012【总页数】3页(P79-80,83)【关键词】PRO;E;风力发电机;曲面建模【作者】郑喜朝【作者单位】陕西国防工业职业技术学院,陕西西安710300【正文语种】中文【中图分类】TM315叶片作为风力发电机捕捉风能的关键部件，是风力发电机的核心机械零件之一。
风力发电机叶片类是具有代表性且造型比较规范的、典型的包含复杂曲面的零件，叶片的设计涉及到空气动力学、流体力学等。
叶片能否正常工作直接影响着风力发电机组的正常运行。
由于其受力情况复杂，在各种交变负荷作用下，都会引起叶片结构振动。
因此，为风力发电机叶片进行精确的三维建模，对于对风力发电机的设计和运行都是非常重要的[1-2]。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
面形 状 ，再通 过对 截 面的拉 伸构 造 出叶 片的实 体 ，其 特 点是 与轴线 平行 的一 系列 截 面的形 状都 相 同 。利 用
Ｐ ｏ Ｅ可 以对 以下两种 方法 进行 建 模 。 ｒ／ ２ １ 绘 出特征 面 内的涡轮 型 线、 伸截 面并 用 圆切 除 ． 拉
收稿 日期 ：２ ０ 一００ ；修 回 日期 ：２ ０ —２０ ０ ６ｌ— ９ ０ ７０ —３
同 的造 型方 案 。 对 不 同 的 造 型 方 案 进 行 了 比较 ，最 后 对 生 成 的 实体 表 面 进 行 了 曲 面分 析 。
关 键 词 ：Ｐ ｏ Ｅ； 涡 轮 叶 片 ；建 模 ｒ／ 机 中 图分 类 号 ：ＴＤ ２ ． ４ １３ 文 献 标 识 码 ：Ａ
，
诫
聪
维普资讯
第３ 期 （ 第 １２期 ） 总 ４
２０ ０ ７年 ６月
机 械 工 程 与 自 动 化 北 Ｍ ＥＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＆ ＡＵ ＴＯＭ ＡＴ１ ０Ｎ
银
河
Ｎｏ．３
Ｊ ｎ． ｕ
荆
州
文 章 编 号 ： ６ ２ ６ １ （ ０ ７ ０ — ０ ５０ １ ７—， ３ ２ ０ ）３０ ４ —３ １
想 较 好 地 体 现 了 ＭＤ Ａ （ ｃ ａ ｉ ｌ ｅｉｎ Ｍｅ ｈ ｎｃ Ｄ ｓ ａ ｇ
Ａｕｏ ｔ ｎ 软 件 的新发展 ， ｔｍａｉ ） ｏ 它采 用单 一 的数据 库 ， 并
集 三维 实体建 模 、 配 造型 、 装 ＮＣ 自动 编程 和加工 、 有
限元分 析 、机构运 动仿 真 等功 能于 一体 ，其 功能 之强 大、 应用 范 围之广 泛远 非其 它三维 绘 图软件 能 比拟 ｌ 。 ＿ ２ ］
法 得到 的叶 片型 面是 自由曲面 。现 在高转 速 叶轮 大都 采 用载荷 设计 方法 ］ 。直纹 面 叶 片的造 型 方法 相对 简
沙
列 中 ，要 保证 每 一行 中 的横坐标 和纵坐标 属 于 同一个 点 。将 每一 个点 的坐 标合 并 到一 列 中 ，如 ：Ｅ ３中放 的 是点 １的横 坐 标 １ ７ ０６ ７ ３中放 的 是点 １的纵 坐 ． ３ １ ，Ｆ
段 线 的所 有点 数据 拷 贝到剪 贴板 中，打开 Ａｕｏ Ａ ｔＣ Ｄ，
文将 针对 上述 两种 方法 ， 用 Ｐ ｏ Ｅ作 为计算 机绘 图 采 ｒ／ 工 具进行 涡轮 叶 片的 三维 建模 。 １ Ｐ ｏ Ｅ简介 ｒ／
湖
在命令 行 中输 入 Ｓ ｌ ｅ 令 ，将 剪贴 板 中数 据粘贴 到 ｐｉ 命 ｎ 命 令行 中 ，Ｃ ＡＤ 将 绘 出通 过 这 些 点 的 样 条 线 ，保 存 （ 存 的格式 最 好选 ２ ０ ，保 存较 高 的版 本 Ｐ ｏ Ｅ不 保 ００ ｒ／ 支 持 ）后 导 入 到 Ｐ ｏ Ｅ 中 ，作 为 拉伸 的截 面 ，拉伸 出 ｒ／ 的实 体见 图 １ 。
２ 直纹 面叶 片 的造型 直纹 面 叶片 的造型 就 是在特 征 面内绘 出 叶片 的截
（ ）做 出叶 片 的末 端 圆 ，用 末端 圆切 出叶片与 末 ３ 端 圆 的交 界线 。完 成但 是并 没有 完全 表达 出设 计 者 的 意图 ，设计 者 是在 特征 面 内对涡 轮 的型线 给 出的 定 义 。如果 用 上述 方法 来建 立模 型 ，就会 使得 叶 片变
根据 直纹 面 叶片 的造 型特点 ，把 涡轮 叶 片模 型 的 建 立 分成 三步 ：
（ ）绘制 出特 征 面 内的涡轮 型线 。以多 点型线 为 １
例 ，已知数 据 为一 系列离 散 的点 ， 点做 成数 据文 件 ， 将
在 Ｅ ｃｌ ｘ ｅ 中将点 的 横 坐标 放到 一列 中 ，纵 坐标 放 到一
（ ）做 出叶 片的根 圆 ，用根 圆切 出叶 片与根 圆 的 ２
交界线 。
Ｐ ｏ Ｅ软件 是美 国参 数化 技术 公 司 （ ＴＣ） 出 的 ｒ／ Ｐ 推 三维 Ｃ ＡＤ设计 软 件 ，是 当今 世 界 机械 工 程领 域 最 流 行 的 三维 Ｃ ＡＤ软 件 之 一 ，其 软 件 产 品 的总 体设 计 思
集
团
基于 Ｐ ｏ Ｅ 蚴 ｒ ／ 的钻 井涡轮 叶片造 型设计
并
高
丽 长
。 江 摘 要 ：针 对 涡 轮 叶 片 复杂 的 型 线造 型 ，探 讨 了 利 用 Ｐ ｏ Ｅ进 行 建 模 的方 法 ，根 据 现有 的 几 种 设 计 方 法 提 出 不 ｒ／
、 ， 学 丈 大
学
０ 引 言
林 湖 钻井 用涡 轮 叶片 的设计 样式 多种 多样 ，关 键是 如
里
多余 部 分
何 确定 叶盆 、叶背 的型 线 。叶 片 的型面从 几何 性 质上 ３ 并 分 为两类 ：直 纹 面叶 片和 自由曲面 叶片 。叶 片 的设 计 方法 决 定 了叶片 型面 的几何 性质 ，采 用直 母线 素几 何 设 计方法 得 到的 叶片 型面 是直纹 面 ，采 用载 荷设计 方
单 ，造 型质量 好 ；对于 自由曲 面叶 片 ， 目前造 型结 果 存 在许 多问题
钢 ，其 造型 方法 有待 进 一步深 入研 究 。本 管
标 １ ９ ７７ ３ ． ２ １ ，在 Ｊ ３中输 入命 令 ：一 （ ３ ＆Ｆ ） Ｅ＆ ， ３，
则Ｊ ３中将 显 示 为 “ ． ３ １ ，１ ９ ７７ ３ 。 后将 每 １ ７ ０６ ７ ． ２ １ ” 然
２ ２ 采 用 环 形 折 弯 将 特 征 面 弯 成 圆 形 ．
避 免 叶 片 建 模 时 产 生 变 形 的 方 法 是 利 用 Ｐｏ Ｅ ｒ／
作 者 简介 ：高 丽 （ ９ ８）女 ， １ ６一 ． 湖北 荆 卅１ ． 读 工 程 硕 ： ， 人 在 ｆ 主要 从 事 机 械 及 自动 化 方 向 的 研 究 。 ：