一起来讨论，不规则接触问题——汽轮机转子叶片热接触

leonlee0707

    各位前辈们好！有个不规则接触的问题，想和大家一起讨论下。

    小弟最近在做一个热结构耦合问题，目的是计算不同启动方式条件下汽轮机转子和叶片的应力情况，主要载荷是温度场和转速（合应力是热应力和离心力的合成）。叶根槽和叶片部位建立接触如图1，传热系数500，接触方式为standard，摩擦系数0.5.

       热态启动方式下可以跑出理想结果，如图2。

      

       现在的情况是，当换成温态启动和冷态启动时，计算会出现不收敛的情况。已经尝试的方法有减小时间步长，减小FKN，增大FTOLN，调整单元选项等都无法使计算收敛。唯一尝试成功的是，PINBALL区域从auto设置为0.001时，计算收敛，但结果变成了叶片飞掉了如图3。

     我觉得可能是约束问题，温态和冷态启动后热变形大，原来的接触对可能会产生运动。我是整个叶根槽和叶根的所有面都设置成接触对的，但是初始接触只在承力齿面部分。

     该怎么模拟这种不规则的接触呢？希望和大家一起讨论一下,咱共同进步啊！

     这是我的模型和命令流，http://pan.baidu.com/s/1hqzM03U 文件解压到E盘根目录，为方便起见只设了3个载荷步。

   

modism

我还是一个新手，很多都不会。原来做过一个接触分析，改变了默认实常数参数就不收敛，采用默认的就可以收敛。你的这个耦合，我还没有接触到，我还不知道是什么原因，那些实常数太难控制了。
对不起了，不能你解决问题，帮顶嘛！~

leonlee0707

modism 发表于 2014-9-2 22:45
我还是一个新手，很多都不会。原来做过一个接触分析，改变了默认实常数参数就不收敛，采用默认的就可以收敛 ...

好哒，谢谢啦！

等我研究出来了，和大家一起分享经验！

随时关注哦~

graininear

打开你的模型看了一眼，问题很明显，14对叶片组合，全部设置为一个接触对，计算不收敛很正常，能够有收敛的情况出现，都已经是奇迹了。
一对叶片一对接触再试试，需要建立14对接触对。

leonlee0707

graininear 发表于 2014-9-6 01:10
打开你的模型看了一眼，问题很明显，14对叶片组合，全部设置为一个接触对，计算不收敛很正常，能够有收敛的 ...

非常感谢！我自己也想到这个问题了，已经一个个又建立了接触对，在当有7个接触对的时候，前几步是可以收敛的，但是14个叶片都插满之后，还是会出现from contact to no contact然后distorted的问题

这是修改后的模型，麻烦斑竹大人有空再给看看哈！

http://pan.baidu.com/s/1gdlBxej

leonlee0707

graininear 发表于 2014-9-6 01:10
打开你的模型看了一眼，问题很明显，14对叶片组合，全部设置为一个接触对，计算不收敛很正常，能够有收敛的 ...

多谢斑竹亲自给我留言啊！

为了方便描述问题，我直接在帖子里面回吧！

首先看一下叶片和叶根的接触模型，叶片和叶根靠离心力在法向初始接触，但可能在启动过程中会出现轴向的膨胀和滑动。

这个接触问题有三个影响因素——热应力，离心力，摩擦力，现在的问题是轴向位移和计算收敛的矛盾。


转子和叶片膨胀程度不同，进而导致叶根与叶根槽主要在轴向发生相对位移，而在轴向位移过程中会突发接触对分离（from contact to no contact错误），导致不收敛。前期围绕这个问题作了很多尝试，目前唯一的方法是将接触对约束起来（采用initial bonded命令），这样可以取得收敛的效果，但这样默认了摩擦系数为无穷大，相当于把叶片和叶根槽看成一个紧密装配结构，算出的结果也偏大，不是我想要的仿真效果。


本来想通过no seperation设定来化解这个矛盾，但是在这种接触下，依然不收敛啊……