Influence of prestressed state on frequencies of hydroturbine bearing structures

Abstract

Метою роботи є створення методики розрахунку власних частот коливань кришки гідротурбіни у вакуумі та при взаємодії з водою з урахуванням попередньо напруженого стану конструкції. Задача розв'язується методом скінченних елементів і полягає у знаходженні частот та форм коливань. Вплив інерційних сил від мас та устаткування, яке розташоване на кришці, враховується приведеною густиною. Також у динамічному процесі враховується вплив рідини. Попередньо напружений стан моделюється шляхом введення так званої геометричної матриці жорсткості, яка одержана на основі тензора попередніх напружень і нелінійної частини тензора деформацій. Розв'язана задача з визначення частот власних коливань сталевої циліндричної оболонки, що знаходиться під дією внутрішнього тиску. Для вибору розміру скінченного елемента виконана серія розрахунків і проведена оцінка збіжності розв'язку. Встановлено, що внутрішній тиск приводить до збільшення власних частот коливань циліндричної оболонки, а зовнішній їх знижує. На тестовому прикладі перевірена роботоспроможність запропонованого підходу і підтверджено достовірність результатів, отриманих на його основі. Результати, отримані за розробленим підходом, відрізняються від експериментальних даних від 0,5 до 11%. На основі запропонованого підходу досліджені вільні коливання кришки гідротурбіни, що виготовлена з листового прокату сталі.