高温环境下蠕变疲劳交互作用损伤力学研究

应力控制下的疲劳、蠕变及其交互作用损伤实际上是循环蠕变、静蠕变引起的材料延性不断耗竭的过程，本文在延性耗竭理论和损伤力学有效应力概念的基础上．对疲劳蠕变交互作用损伤演化进行了研究，提出了一个新的疲劳蠕变交互作用损伤模型．采用非弹性应变能密度变化作为损伤参量定义损伤变量。通过耐热钢1.25Cr0.5Mo光滑试样高温环境下应力控制的梯形波加载试验．验证上述疲劳蠕变交互作用模型，最终得到了1.25Cr0.5Mo钢540℃下不同最大应力、不同应力幅组合条件下的损伤演化统一表达式，试验损伤点与该模型的损伤演化规律符合较好．表明该模型和损伤变量适合于疲劳蠕变交互作用下的损伤描述．     

汽轮机隔板高温蠕变寿命评估方法的研究

针对现役引进型机组高温蠕变现象难于正确评估的情况,提出了根据机组历次大修记录的变形数据和有限元计算相结合的方法得到材料蠕变参数.采用该方法对某电厂600 Mw机组T11 级隔板的高温蠕变变形问题进行了分析研究,并应用商用软件对隔板在继续运行中的变形和应力情况作出了预测和评估.结果表明:隔板最大应力产生的位置在隔板外环叶片的出汽侧,靠近中分面边缘叶根、叶片的出汽边处,其值为160 MPa,按每年连续运行8 000 h计算,隔板的使用寿命约为30年,与制造商提供的设计寿命一致,得出了机组在一个大修期内不必立即更换隔板的结论,节约了维修费用,为汽轮机或燃气轮机高温部件的蠕变寿命的评估提供了一种实用方法.     

汽轮机结构元件的损伤和寿命评估

提出了汽轮机转子在高应力疲劳与高温蠕变变互作用下的损伤本构模型与寿命评估方法,以及用于汽轮机转子结构分析的基本方程与变分原理,利用“间置加载”型荷载谱的特点,提出两个基本假设,并根据初始循环应力应变场对损过程中的循环应力应变场进行了有效描述,可对汽轮机转子结构寿命进行评估。     

汽轮机转子蠕变—疲劳耦合寿命精细分析与传统方法的比较

通过对汽轮机转子蠕变－疲劳耦合寿命分析的传统方法与精细方法的算例比较和结果分析，指出了精细分析方法的合理性，优越性以及应用前景。图５表１参６。     

大功率汽轮机高温叶片蠕变特性数值研究

近年来汽轮机朝着大功率、高参数方向快速发展,汽轮机进口蒸汽温度不断提高,导致叶片的工作环境进一步恶化.叶片作为汽轮机的核心部件,其安全性直接影响汽轮机机组的运行状况,因此研究高温条件下叶片的强度和蠕变特性非常重要.以某大功率汽轮机高温叶片为例,构造了叶片和叶轮三维有限元模型,采用商用有限元软件ANSYS分析了离心力和温度场共同作用下的叶片热弹性应力及变形;然后,应用诺顿模型分析了该叶片经历100 000 h蠕变历程的应力和应变.建立了完整的汽轮机叶片蠕变特性分析数值模型,研究工作为汽轮机叶片的静强度和蠕变特性研究提供了具体的方法,所得结论对于高温叶片设计具有指导意义.     

基于振动特性的高温管线蠕变损伤的识别

以高温主蒸汽管线为例,应用有限元方法分析了大型高温管系在实际工况下的应力情况、蠕变损伤特点以及基于振动特性的损伤识别.以典型弯管为例,分析了在不同损伤情况下高温管道的振动模态变化特性.结果表明:在微小损伤的条件下,高温直管/弯管的频率变化较小,考虑到实际测量噪声的影响,单纯从结构的固有频率变化来识别微小的损伤是比较困难的;通过分析冲击响应的变化可以判断是否已经出现损伤,尤其是在损伤大于30%时,弯管对冲击响应的变化非常明显.     

基于线性损伤理论的筒形缸红套环蠕变损伤累积研究

红套环筒形缸在大功率汽轮机中使用越来越广泛,随着机组参数的升高,红套环不可避免地处于蠕变状态.合理确定红套环的初始紧力,检修周期以及保证运行的安全可靠性都必须考虑蠕变效应,但是针对红套环的蠕变损伤累积研究还比较少见.文章基于线性损伤理论,结合拉松-米勒参数法(简称L-M法)建立了红套环蠕变损伤计算的一般形式,并研究了初始紧力和大修周期对损伤累积的影响.对于理解红套环服役期内的性能退化过程和指导工程设计有显著意义.     

百万千瓦级汽轮机转子轮槽蠕变分析

随着汽轮机进汽参数的不断提高和机组效率的提升,转子因高温而引起的蠕变失效将演变成一个大问题而亟须解决。以某百万千瓦超超临界汽轮机中压缸转子为研究对象,采用商用软件ABAQUS,计算了在多轴应力状态下的蠕变应变,并分析了可能影响转子蠕变应变的因素。计算分析表明,在当前设计状态下,转子中心以及轮槽的蠕变应变都能满足设计要求,但转子进汽端蠕变应变对温度较为敏感。所以为了使该区域温度能更加合理的分布,需要做好整机的热力及通流设计。     

浅谈主蒸汽管道的蠕变损伤寿命

本文分析了主蒸汽管道蠕变损伤的原理及特点,阐述了主蒸汽管道的蠕变损伤评价的方法以及现阶段多种蠕变寿命分析的比较,并着重介绍了用有限元法分析主汽管道的蠕变损伤寿命,最后提出了主蒸汽管道蠕变损伤寿命的评价的思路和模式。     

引进型300MW汽轮机在上海电力工业发展中的应用实践

1前言上海汽轮机厂自行设计、制造的中间再热式汽轮机组（300MW及125MW）在吴径热电厂、石洞口第一电厂、闵行电厂和闸北电厂共有13台机组、总容量达2325MW，投运至今情况良好，为上海电力工业的发展、满足工农业生产及人民生活日益增长的需要作出了贡献。九十年代上海汽轮机厂又为吴径热电厂和外高桥电厂提供引进型300MW汽轮机组，这是在弓！进美国西屋公司技术基础上的改进型产品，吴径”11、”12机以及外高桥”l、’2、”3机分别于1992年、1995年和1996年投入运行。机组设计水平和运行水平在原有基础上均有一定的发展和提高，上了新…     

舰用燃气涡轮叶片材料的蠕变寿命模型研究

本文在金属材料典型蠕变过程的基础上,分别研究了蠕变各个阶段的本构模型。针对金属材料在较高应力下没有蠕变稳定阶段的现象,提出了金属材料高低应力值的判定准则并根据高低应力的不同特点推导了不同的耦合损伤本构模型。通过对舰用燃气轮机涡轮叶片材料的蠕变试验结果与模型预测结果进行比较可以看出：本文提出的蠕变模型近似地模拟金属材料的蠕变全过程,准确地预测金属材料的蠕变寿命。     

超超临界汽轮机中压转子高温蠕变强度分析

对某超超临界汽轮机组中压转子稳定运行过程中的高温蠕变强度进行了有限元分析,得到了转子在稳定运行工况下的温度场、应力场和应变场,并考虑了多轴效应对蠕变强度的影响,分析了特征点连续蠕变损伤度演化规律.结果表明:多轴效应对蠕变强度有明显的影响;在稳定运行工况下的初期,转子发生了明显的应力重新分配现象;应力重新分配因素对连续蠕变损伤度演化规律有影响.     

660MW超超临界汽轮机高压转子的高温蠕变强度分析

为了研究在高温下某660 MW超超临界汽轮机高压转子的蠕变强度,利用有限元计算方法分析了转子在额定工况下的温度和应力分布,并采用幂率模型和孔洞长大机理预测了该转子在2×105h工作中的蠕变行为,研究结果表明:在额定工况下,转子最高内应力低于屈服极限,处于纯弹性变形状态;转子内大部分区域温度在300～600℃,已进入蠕变温度范围.蠕变与热弹性耦合分析表明:蠕变会引起转子内部应力的重新分布,转子前轴封圆弧段的蠕变应变较高,而且多轴应力对该区域蠕变韧度的影响明显,应当引起足够重视.     

汽轮机转子疲劳强度理论研究现状与展望

对目前汽轮机转子疲劳强度理论的研究现状进行了综述，分析了汽轮机转子疲劳强度理论的局限性和存在的问题，并对当前的损伤力学理论进行了简要的介绍，阐述了将损伤力学理论应用于转子疲劳强度分析的优越性。最后，就汽轮机转子疲劳强度的损伤力学研究进行了展望。     

基于概率断裂力学汽轮机转子可靠性研究

在传统断裂力学方法的基础上,提出采用概率断裂力学方法对汽轮机带缺陷转子进行寿命预测和可靠性研究。建立了裂纹扩展速率、初始裂纹尺寸和应力变化幅值互为独立随机变量,且服从对数正态分布的剩余寿命与可靠度之间数学模型。根据汽轮机启停特性和结构参数,应用所建模型,对汽轮机带缺陷转子进行了可靠性寿命计算和分析。计算结果表明,采用概率断裂力学方法进行汽轮机转子可靠度研究,不仅能够对含有初始缺陷的汽轮机转子在给定可靠度下的运行寿命进行预测,而且还能够定量地给出汽轮机带裂纹转子可靠度随运行时间的变化趋势,科学地决定汽轮机安全运行到下一次大修的时间,为寿命管理提供更为客观的有预见性的指导。     

基于多轴非线性连续损伤模型的汽轮机转子低周疲劳损伤分析

针对当前汽轮机转子低周疲劳损伤分析存在较大误差的问题,引入了非线性连续损伤力学理论,并结合多轴疲劳损伤的临界面原理,建立了多轴非线性连续损伤累积模型.基于该模型,结合某型船用汽轮机转子典型工况下的瞬态温度场和热应力场的弹塑性有限元分析结果,对复杂应力引起的转子低周疲劳损伤进行分析,并与等效应变法的寿命预测模型和线性损伤累积模型进行了比较.结果表明:基于临界面法的非线性连续损伤累积模型,不仅考虑了多轴复杂应力应变的大小、方向和加载的附加强化效应的影响,而且正确地反映了转子低周疲劳损伤的非线性累积过程,其分析结果更接近于工程实际.     

国产300MW汽轮机组的转子瞬态温度场分析

为了保证机组运行的经济性和安全性，依据轴对称弹性理论，同时考虑材料的物理性能随温度变化，运用ANSYS6．1大型结构有限元分析软件，对300MW机组的高中压转子在实际运行工况下进行瞬态温度场分析，为转子在不同工况下的应力分析提供理论基础。