宗洪明，陶海亮，高　庆，谭春青

（1.中国科学院工程热物理研究所，北京100190；2.中国科学院大学，北京100049）

某型燃气轮机枞树形榫接结构多齿形参数优化分析

宗洪明1，2，陶海亮1，高庆1，谭春青1

（1.中国科学院工程热物理研究所，北京100190；2.中国科学院大学，北京100049）

在某型燃气轮机改型设计中发现，涡轮采用的3齿枞树形榫接结构应力集中严重，为避免榫齿出现裂纹、榫头断裂等故障，并降低峰值应力，延长使用寿命，对其形状进行优化设计。分析发现，相同的齿形参数无法获得满意的优化结果，因此，对每对榫齿采用不同的齿形参数进行2维参数化建模。通过试验设计方法，选取对最大当量应力影响较大的参数作为设计变量并进行优化。在满足约束的条件下，获得优化设计结果。结果表明：优化使最大当量应力降低19.93%，各齿应力分布更加均匀。该设计方法确实能提升榫接结构的优化潜力，对其设计与优化具有一定参考价值。

枞树形榫接结构；接触应力；优化设计；涡轮；燃气轮机

0　引言

在对某型燃气轮机进行改型设计时发现，涡轮采用的3齿枞树形榫接结构所处工况恶劣，齿间圆角半径较小，齿底圆弧应力集中严重。因此，为避免榫齿裂纹、榫头断裂等故障的发生［1］，有必要对其形状进行优化设计，降低应力水平，延长运行周期。

对于榫接结构的设计及优化，国内外展开的研究很多。Meguid等［2］利用ANSYS软件研究了形状参数及摩擦系数对榫槽应力分布的影响，发现结构参数对应力分布影响极大，而摩擦系数的影响较小；……