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针对汽轮机叶片疲劳损伤产生原因,提出了基于模态分析的叶片有限元拓扑结构优化的基本理论、模型和计算过程.以300 MW汽轮机低压缸变截面叶片为例,进行了具体的优化分析和计算,并对汽轮机经济性(级效率和功率)影响作了讨论.计算分析表明,应用有限元法对叶片进行结构改进是可行的,也可为汽轮机叶片结构设计提供理论依据.