Ermittlung von Ersatzbiegesteifigkeiten zur Bestimmung biegekritischer Drehzahlen
Lors de l’exploitation de turbines à gaz ou à vapeur, il est essentiel de garantir une marge de sécurité par rapport aux vitesses de flexion critiques. Cela nécessite que ces vitesses puissent être déterminées de manière fiable dès la phase de conception. En l’absence de modèles FEM, les développeurs de turbines ont souvent recours à des modèles de poutre simples, facilement résolus numériquement.
Étant donné que, si l’on néglige les effets gyroscopiques, la vitesse critique de flexion est égale à la première fréquence propre de flexion du rotor, la précision du calcul simple dépend de la précision des rigidités en flexion équivalentes supposées des disques de turbine reliés par un engrenage Hirth. En raison de la géométrie des disques de turbine, des effets d’inversion supplémentaires se produisent lors de la déformation en flexion, ce qui influence la rigidité en flexion.
À cette fin, des modèles FEM des disques de turbine ont été chargés statiquement et les rigidités équivalentes en flexion ont été déterminées à partir de la déformation. En faisant varier automatiquement la géométrie du disque, les rigidités équivalentes d’un grand nombre de disques de turbine ont pu être déterminées de manière quasi automatique. La résolution de systèmes d’équations surdéterminés a permis d’obtenir des formules approximatives permettant de calculer la rigidité en flexion d’un disque de turbine en spécifiant les dimensions géométriques clés.
