脉冲电流对一种镍基高温合金γ’相粗化行为的影响

对一种镍基高温合金进行脉冲电流处理,研究了脉冲电流与时效处理过程中γ’相的粗化行为．结果表明,与相同温度时效状态相比,脉冲电流条件下合金中γ’相的长大速率显著增加．脉冲电流下γ’相的粗化遵循Lifshitz—Slyozov—Wagner理论,与时效过程中γ’相粗化激活能相比降低64．3％．脉冲电流处理过程中,脉冲电子流加剧合金原子自身的热振动,使原子处于相对高能状态,降低合金中原子跃迁激活能;脉冲电流初期由于瞬时升温而形成热应力,提高合金中的空位浓度,加速合金中的原子扩散,促进γ’相的粗化．     

Re对镍基合金晶格错配度的影响

通过对不同Re含量镍基合金进行室温、高温X射线衍射谱线测定及持久性能测定,研究了Re含量及温度对镍基合金中γ、γ两相晶格错配度及持久寿命的影响规律．结果表明：随Re含量增加,合金中γ、γ两相的晶格常数增大,两相界面的晶格错配度及错配应力减小,致使蠕变期间合金中γ相的筏形化速率降低,并可较大幅度地提高合金在高温区间的持久寿命．与Y有序相比较,无序的γ相原子结合力较弱,且热容较大,致使其有较大的膨胀系数,故随温度提高,合金中两相的晶格错配度绝对值增大．合金中γ、γ两相的晶格常数、热膨胀系数随温度变化服从指数规律;在试验的温度范围内,提出的数学表达式在高温区间,可较好地模拟γ、γ两相的膨张特性．     

[110]方向作用下单晶镍基高温合金γ′相定向筏化的有限元分析

采用三维各向异性有限单元法分析了外载荷沿[110]方向作用时,镍基高温合金单晶的von Mises应力分布特征.von Mises应力的不对称性可以用来预测正错配或副错配合金的筏化形貌.同时运用原子扩散的原理详细地讨论了定向筏化原因.     

[110]方向作用下单晶镍基高温合金γ'相定向筏化的有限元分析

采用三维各向异性有限单元法分析了外载荷沿[110]方向作用时,镍基高温合金单晶的von Mises应力分布特征.von Mises应力的不对称性可以用来预测正错配或副错配合金的筏化形貌.同时运用原子扩散的原理详细地讨论了定向筏化原因.     

镍基单晶合金[011]取向γ′相筏形化的有限元分析

研究1 040℃、137 MPa拉伸蠕变期间[011]取向镍基单晶高温合金中γ′相的演化方式.采用三维有限元方法计算单晶合金在有/无外加载荷时von Mises应力及弹性应变能密度在γ和γ′两相中的分布.结果表明:沿[011]取向施加拉伸应力时,(001)晶面的von Mises应力远大于(001)晶面的Von Mises应力,3个晶面的应变能密度差异驱动γ′相形成元素从变形较大的(001)晶面向变形较小的(010)和(100)晶面扩散,而γ相形成元素反向扩散,导致γ′相沿[010]和[100]取向扩散生长,形成垂直于[001]方向且与应力轴倾斜成45°角的层片状筏形组织.     

单晶镍基合金[001]取向拉伸蠕变期间的有限元分析

通过[001]取向的镍基单晶合金拉伸蠕变期间的组织形貌观察,确定合金的组织演化特征;采用三维应力应变有限元方法计算立方γ/γ′两相共格界面的von Mises应力分布,研究施加应力对合金中γ/γ′两相应力分布及γ′相定向粗化规律的影响.结果表明:施加拉应力可改变立方γ/γ′两相的应力分布,使不同晶面发生晶格收缩与扩张应变,其中,(100)和(010)晶面沿平行于应力轴方向产生晶格扩张应变,可诱捕较大半径的Al、Ti原子,是使其γ′相沿扩张晶格的法线定向生长成为类似筛网层状结构的组织演化规律.并进一步提出拉应力蠕变期间,发生元素扩散和γ′相定向生长的驱动力.     

一种镍基单晶合金的拉伸蠕变特征

研究了[001]取向镍基单晶高温合金的高温拉伸蠕变性能,通过SEM、TEM观察分析了相的形貌演化及合金的变形机理．结果表明：在980～10200C／200～280MPa条件下蠕变曲线均由初始、稳态及加速蠕变阶段组成;在拉伸蠕变期间γ’强化相由初始的立方体形态演化为与应力轴垂直的N-型筏形状;初始阶段位错在基体的八面体滑移系中运动,稳态阶段不同柏氏矢量的位错相遇,发生反应形成位错网;蠕变末期,应力集中致使大量位错在位错网破损处切入筏状γ’相是合金发生蠕变断裂的主要原因．     

镍基单晶合金热弹塑性应力-应变场数值模拟

利用ANSYS有限元结构分析软件的参数化设计语言APDL和用户可编程特性UPFs,将考虑拉-剪耦合效应的镍基单晶合金屈服准则和弹塑性本构模型集成到ANSYS软件中,实现对镍基单晶合金弹塑性有限元应力-应变场的分析。对温度为680℃的[001]、[011]和[111]3种取向的DD3镍基单晶合金试样进行单向拉伸热弹塑性应力-应变数值模拟,并与试验数据进行对比,最后,对单晶涡轮盘片进行循环应力应变分析。     

镍基单晶合金热弹塑性应力-应变场数值模拟

利用ANSYS有限元结构分析软件的参数化设计语言APDL和用户可编程特性UPFs,将考虑拉-剪耦合效应的镍基单晶合金屈服准则和弹塑性本构模型集成到ANSYS软件中,实现对镍基单晶合金弹塑性有限元应力-应变场的分析.对温度为680℃的[001]、[011]和[111]3种取向的DD3镍基单晶合金试样进行单向拉伸热弹塑性应力-应变数值模拟,并与试验数据进行对比,最后,对单晶涡轮盘片进行循环应力应变分析.     

基于微观胞元的镍基单晶合金应力松弛数值模拟

对DD3镍基单晶高温合金薄壁圆筒试样在680 ℃进行了拉/扭低周疲劳试验,基于单晶合金的微观结构特性,建立了γ/γ′双相微观多胞元力学模型,采用双线性随动Hill硬化模型,对试样进行拉/扭循环位移加载有限元数值模拟。研究结果表明：高温非对称循环载荷下,试样轴向表现出应力松弛行为和非弹性形变累积,其中基体相最先出现塑性累积变形,导致低周疲劳破坏。数值模拟研究发现,使用单个胞元模型进行拉/扭多轴位移加载,会出现边界应力畸变现象,与试验结果不相吻合,而采用多个胞元力学模型则可以避免发生边界应力畸变现象,能够更好地模拟高温非对称循环载荷下的应力松弛行为和对单晶合金进行应力弱化损伤研究。     

变截面构架式风力发电塔架GA优化

提出了一种新型风力发电塔架结构形式：构架式风力发电塔架,并根据遗传算法（GA）二进制编码方法,以实际工程为背景,编制了变截面构架式塔架Fortran优化模型程序,分别对塔架进行了截面尺寸优化、形状优化的计算和比较,最后利用有限元软件,采用自定义梁单元参数,建立了传统单管塔优化模型。计算结果表明,构架式风电塔架相对于单管塔架,具有较高的刚度和一阶自振频率,且该结构具有基础工程量小,方便运输,降低施工难度等优点。     

汽轮机转子温度场和应力场的有限元分析

应用现有的有限元计算程序，对高压转子进行温度场和应力场计算分析.首先利用最小二乘法导出放热系数的计算公式，并用Fortran语言编制了适用计算各种汽轮机转子的放热系数的程序，然后利用有限元软件计算了高压转子在各种工况下的温度场和应力场.最后根据计算和分析结果，对汽轮机机组的安全运行提出了有实际工程意义的建议.并以鞍山第二发电厂一号机组为例进行了验证， 得出利用该程序可以解决其他类似各种转子的温度场和应力场的计算问题.     

125MW汽轮机低压缸体温度场计算

研究汽轮机低压缸体温度场计算问题。分析汽轮机低压缸的运行时的工况特点,计算蒸汽对缸体壁的放热系数,采用轴对称有限元模型分析计算某 １２５ ＭＷ汽轮机低压内缸的温度场。采用发电厂实际启、停曲线,计算得到了各种运行工况下,该汽轮机低压内缸体温度场分布的特征和规律。     

钢筋混凝土风力发电高塔数值分析

风能是一种清洁无污染的可再生资源,风力发电技术方兴未艾。目前,国内外已建的风力发电高塔主要采用钢锥筒塔形式,而关于钢筋混凝土塔体的研究与设计资料则较为缺乏。随着风机功率的提高,需要风力发电塔具有更大的塔身高度,而钢筋混凝土塔体无论在技术方面还是在经济指标方面都将表现出更大的优越性。本文以实际工程为背景,根据某钢筋混凝土风力发电高塔,采用有限元技术分析了该塔在塔顶静力荷载作用下的受力行为,比较了采用不同的有限元建模方式所得到的数值结果,分析了塔身开洞对钢筋混凝土塔体的受力行为的影响,验证了设计的合理性,为今后我国混凝土风力发电塔的设计与建造提供参考。     

风力发电行星齿轮传动基本构件的有限元分析

行星齿轮传动是风电增速器中应用最为广泛的一种传动形式。由于风电机齿轮箱工作在高原、海滩等常年风速比较大的极端恶劣的环境下,风电机易受突变载荷冲击作用,一旦其中的某一部分发生故障,诊断与维修十分困难,而且维修费用昂贵。本文以功率为3兆瓦的风力发电机增速箱为例,对其行星齿轮传动的基本构件运用ANSYS进行有限元分析,验证它们是否达到可靠性设计要求。     

旋转对称支承机座的结构力学模态自适应对中

旋转对称支承板机座是用来支撑燃气轮机转子保证其稳定运转的结构装置,其工作稳定性将直接影响燃气轮机整机工作效率及安全可靠性.针对燃气轮机旋转对称支承板机座稳定性问题,采用动力学模态分析对其中心标高自适应对中进行了初步研究,分别对六种不同支承板数量和七种不同位置角度旋转对称支承板机座模型进行有限元模态数值分析,通过不同模态分析对比研究,获得各种机座前9阶次下的中心标高变化情况,揭示机座中心标高的变化规律,为更好地研究燃气轮机转子工作稳定性和提高燃气轮机工作效率及安全可靠性提供科学依据.     

考虑土与基础的共同作用计算汽轮机基础的底板

本文用土与基础共同作用的分析方法将汽轮机构架式基础与土作为一个整体,用有限元法进行基础的静力计算,并将地基分别模拟成文克尔地基、弹性半空间地基和分层地基,编制了TFS程序。通过典型实例将计算结果与实测进行比较,得到比较满意的结果,并探讨了汽轮机构架式基础底板厚度与相对挠度之间关系以及地基加固处理对基础底板相对挠度的影响,得出有实用意义的结论。     

用边界元素法求解气冷涡轮叶片的二维稳定温度分布

求解气冷涡轮叶片的温度分布实质上是一个求解多连通域的温度分布问题,而对这一问题的解决用解析方法是难以处理的。本文介绍了用边界元素法解决该问题时的公式及离散化过程。通过计算矩形二维稳态温度分布及无限长圆筒截面中的温度分布,并与有限差分及分析解计算结果进行了比较,最后又利用同一程序对带有两个冷却内孔的气冷涡轮叶片截面内的二维稳态温度场进行了计算。其结果表明,用边界元素法解决此类问题具有计算精度高、运算速度快、占用CPU少、及使用方便之优点。     

基于基面力概念的新型势能原理有限元方法

针对势能原理有限元方法中单元刚度矩阵的显示表达问题,从基面力的概念出发,利用单元刚度矩阵显示表达式,建立了基于基面力概念的势能原理有限元法的数学模型,编制出MATLAB语言的有限元程充序,将该方法应用于解决一些典型的弹性理论问题,进行了各种形状单元的对比计算和分析,数值解与理论解相吻合,从而验证了该方法的可行性．     

旋转对称结构振动特性计算的新方法

在工程实际中,燃气轮机、汽轮机的叶轮在结构上呈现周期旋转对称性。在对此类结构采用有限元法进行振动特性分析时,由于叶片与轮盘的几何形状复杂,叶片数目又多,满意的有限元模型计算规模非常大。根据叶轮结构的旋转对称特性,引入映射理论和傅里叶级数展开理论,把有限元分析模型的区域局限一个基本重复扇区之内,使求解规模大大降低,有效地提高计算效率、节约机时。文中给出了2个算例,计算结构表明该方法是行之有效的,对叶片数目较多,结构比较复杂的叶轮结构特别适用。