某涡轮叶片热-机械疲劳寿命预测与试验验证

为了得到某燃气轮机涡轮叶片关键截面的真实寿命,设计并开展了涡轮叶片热-机械疲劳试验,获得了真实寿命数据,并基于试验结果提出了一种涡轮叶片低周疲劳与蠕变疲劳交互的寿命预测方法。首先,采用一维线弹性关系、修正公式以及循环应力应变关系3种名义应力应变处理模型计算获得了名义应变;然后,利用SWT寿命关系式预测模型预测了叶片的热-机械疲劳寿命;再将预测寿命与试验获得的真实寿命进行对比分析。研究表明：对于某型燃气轮机涡轮叶片,基于SWT预测模型的循环应力应变关系方法相比于一维线弹性关系和修正公式法预测精度最高,与试验寿命相比,预测误差在4倍分散带之内。     

新的蠕变-疲劳耦合损伤下活塞热-机疲劳寿命预测方法

建立了一种新的蠕变-疲劳非线性耦合损伤下铸铝合金材料热-机疲劳寿命预测模型,开展了铸铝合金材料力学性能与蠕变-疲劳试验测试,对寿命预测模型进行了验证.其次,对比活塞热-机耦合有限元计算结果与温度场测试结果,对有限元模型进行了验证.最后,用新的热-机疲劳寿命预测模型对活塞的热-机疲劳寿命进行了预测.结果表明：新的蠕变-疲劳寿命预测模型预测结果均位于2倍误差带内,该模型具备良好的寿命预测能力;活塞热-机蠕变-疲劳耦合损伤中蠕变损伤占比较大,约为53.9%;活塞热-机蠕变-疲劳耦合损伤关键区域位于活塞销座与加强肋连接处,活塞在热-机载荷耦合作用下的热-机疲劳循环寿命为4 290,满足可靠性要求.     

核电汽轮机末级长叶片材料的疲劳性能研究

为了掌握核电汽轮机末级长叶片材料1Cr12Ni3Mo2VN的疲劳性能,开展了低周疲劳试验研究,测试了材料的疲劳循环响应特性、循环应力-应变曲线和应变-寿命曲线,比较了不同疲劳寿命预测模型的预测结果.结果 表明:叶片材料在循环寿命的绝大部分期间都保持非常稳定的应力应变状态,仅在循环寿命初期表现出一定的循环软化特征;作为一...     

加速热疲劳试验条件下内燃机受热件寿命的修正计算

本通过对低循环蠕变、高频载荷对为和低频疲劳的影响以及内燃机载荷谱对热疲劳寿命影响的研究，修正了无发动机加速热疲劳试验台的试验数据，并给出了实际内燃受热件寿命试验估算的修正公式。     

基于不同启动方式的1 000 MW超超临界汽轮机高温部件低周疲劳损耗研究

为了解汽轮机寿命损耗情况,对汽轮机高温部件寿命影响因素进行分析。基于低周疲劳理论,建立汽轮机高温部件寿命损耗分析模型,采用定量计算方法分析1 000 MW超超临界机组冷态、热态启动方式下高温部件温度偏差变化情况,计算各边界条件下高温部件等效热应力及寿命损耗,并进行敏感性分析。结果表明：汽轮机低周疲劳寿命损耗率对高温部件温度偏差较为敏感,随着温度偏差的升高,汽轮机寿命损耗率大幅升高;相同的温度偏差出现在不同温度区间时,对汽轮机寿命损耗的影响亦不同,高温区间的温度偏差对寿命损耗率影响较大。汽轮机高温部件寿命评估可以为机组启动期间升温速度控制提供技术支持,降低汽轮机寿命损耗,提高机组运行安全性。     

基于发动机受热件热疲劳试验损伤的寿命预测研究

在发动机受热件加速热疲劳台架试验研究的基础上 ,综合连续损伤力学及热疲劳研究的一些成果 ,提出了热疲劳损伤模型 ,并据此推导了试验控制参数与零件试验寿命间的预测关系式。根据铸铁缸盖热疲劳试验结果 ,拟合了模型参数。同时 ,寿命预测与试验数据的误差分析表明 ,由于热疲劳问题本身的复杂性 ,缸盖寿命的离散度大 ,但变化趋势明显 ,适于工程应用。     

某型发动机低压涡轮轴疲劳寿命试验研究

[目的]通过某型发动机低压涡轮轴在标准载荷下的疲劳寿命试验。确定其疲劳安全寿命；通过加大载荷的试验，确定其危险截面。[方法]在我厂自行研制的大型立式双轴综合加载疲劳试验器上，采用对七根低压涡轮轴进行不同试验载荷下的疲劳寿命试验。[结果]在标准循环载荷下，某型发动机低压涡轮轴能够达到低循环10^4次，高循环10^7次标准循环寿命。在大振动扭矩作用下套齿部位为危险截面；在加大载荷的破坏试验下，暴露出其危险截面为头部φ11.5mm冷却孔处。     

载荷变化对燃气轮机透平叶片损伤影响的研究

运用有限元分析方法对燃气轮机透平叶片的蠕变与低周疲劳进行分析。在三维热模型中获取热边界条件后,开展燃气轮机正常启停工况下针对不同载荷(即离心力、气动和热载)的低周疲劳损伤分析。同时,进行了150 000 h的蠕变损伤分析,结合2种典型运行方式对蠕变损伤与疲劳损伤线性累积的总损伤进行了分析。结果表明,热载荷对蠕变损伤的影响最为显著,而离心力的变化对低周疲劳损伤的影响最为显著。对叶片总损伤的考核,需要与运行模式相结合。在长期稳定运行模式下,热载荷的变化对叶片的总损伤有显著影响。在频繁启停运行模式下,离心力载荷的变化对叶片的总损伤有显著影响。该研究为透平叶片设计提供了理论依据,并揭示了不同载荷对叶片总体寿命损伤的影响。     

船舶柴油机活塞的热疲劳强度分析

运用ＡＤＩＮＡＴ／ＡＤＩＮＡ有限元程序分析了船舶柴油机活塞的三维温度和三维应力应变场,并采用带中央环状缺口的圆柱型试件在单轴疲劳试验机上进行了热疲劳寿命模拟试验,根据高温强度理论归纳了当量应变评价准则并将一准则用于柴油机活塞的寿命预测,并证实了同相热疲劳模式预测结果是合适的。     

某型燃气轮机涡轮盘热态超速预应力试验研究

为提高某型燃气轮机涡轮盘使用寿命,采用弹塑性有限元仿真分析及通用斜率公式方法,预测了轮盘残余变形、应力与转速的关系以及预应力处理前后盘心位置低循环疲劳寿命。根据仿真结果确定超转转速后,通过设计的具有轴向补偿功能的预应力处理试验工装,对涡轮盘开展热态160%超速预应力处理试验研究。研究结果表明：采用的分析模型对涡轮盘残余变形预测精度高,轮缘及轮盘内孔残余变形计算结果与试验测量结果相比,误差分别为4.29%和2.50%,并且预应力处理能够显著提升盘心危险位置的低循环疲劳寿命。