计算汽轮机叶片低周和高周疲劳寿命的改进的局部应力应变方法 第一部分 模型与方法

在研究和分析叶片所承受的高、低周载荷的基础上，建立了叶片的疲劳载荷谱，研究了影响叶片疲劳寿命的主要因素；并对局部应力应变法进行了改进，建立了用改进的局部应力应变法计算叶片低周和高周疲劳裂纹萌生寿命的模型、方法和软件，这种模型和方法可以计及叶片表面状况、腐蚀疲劳、材料晶粒度等因素的影响。     

计算汽轮机叶片低周和高周疲劳寿命的改进的局部应力应变方法：第二部分 计

应用改进的局部应力变法，计及叶片表面状况，腐蚀疲劳等因素的影响，对６６５，６８０，８５１等叶片的低周和高周疲劳裂纹生寿命等工程实际问题进行了计算考核和分析，并取得了令人满意的结果。     

汽轮机末级905mm叶片疲劳寿命研究

为保证叶片机组的安全可靠性，需准确确定其激振力、振动特性、动应力及疲劳寿命等并进行安全性评价。采用改进的局部应力应变法，考虑机组启停循环、振动应力、腐蚀环境、叶片表面加工、缺口应力集中等因素，对905mm叶片的低周和高周疲劳寿命进行计算分析与评价。研究了叶片近根部附近出汽侧水蚀缺口状态对疲劳寿命的影响及机组调峰运行和非调峰运行时905mm叶片的疲劳寿命。     

计算汽轮机叶片低周和高周疲劳寿命的改进的局部应力应变方法 第二部分 计算和分析

应用改进的局部应力变法［1］，计及叶片表面状况、腐蚀疲劳等因素的影响，对665、680、851等叶片的低周和高周疲劳裂纹萌生寿命等工程实际问题进行了计算考核和分析，并取得了令人满意的结果。     

汽轮机叶片的静动应力分析及高低周疲劳寿命估算

提出了汽轮机叶片静应力和动应力的三维有限元计算模型，并导出了具体的有限元方程。给出了叶片材料的疲劳特性曲线和循环应力应变关系曲线。提出了叶片高低周疲寿命计算模型。最后用该模型对一个实际叶片进行了动静应力分析和寿命估算，计算结果和实际符合较好。     

汽轮机叶片的静动应力分析及高低周疲劳寿命估算

提出了汽轮机叶片静应力和动应力的三维有限元计算模型,并导出具体的有限元方程。得出了叶片材料的疲劳特性曲线和循环应力应变关系曲线。提出叶片高低周疲劳寿命计算模型。最后用该模型对一个实际叶片进行了动静应力分析和寿命估算,计算结果和实际符合较好。     

涡轮叶片低周疲劳可靠性稳健设计优化研究

针对涡轮叶片低周疲劳可靠性稳健设计优化问题,对叶片材料进行了高温疲劳试验,采用定量方程随机化方法处理试验数据,获得叶片材料的概率-应变-寿命曲线。采用贝塞尔曲线描述叶片型线方程,建立了涡轮叶片结构及流场的参数化模型,采用热-流-固耦合有限元法对涡轮流场和叶片进行了数值分析,得到叶片动能效率和应力应变分布特性。建立了叶片疲劳可靠性稳健设计优化模型,并采用响应面法获得叶片结构性能函数和极限状态函数,将叶片低周疲劳可靠性作为基本约束条件,采用序列二次规划优化法得到设计优化结果。研究结果表明,优化后的叶片低周疲劳可靠性以及稳健性显著提高,模型及方法正确可行,可用于涡轮叶片以及其他复杂结构的低周疲劳可靠性稳健设计优化。     

135 MW汽轮机无中心孔转子热应力有限元计算及低周疲劳寿命分析

引进了Lemaire的非线性低周疲劳连续损伤累积理论和三轴度因子，建立了汽轮机转子低周疲劳寿命损耗计算模型，将材料简单试验的低周疲劳试验结果应用于计算复杂应力状态下转子低周疲劳寿命损耗，计算了汽轮机转子在复杂应力状态下的低周疲劳寿命损耗，并将其计算结果进行了对比分析。分析结果表明多轴损伤累积模型较为准确的反映了转子低周疲劳寿命非线性累积损伤过程，接近于工程实际。     

汽轮机叶片疲劳寿命与故障诊断研究的发展及现状

总结了目前国内外用来分析汽轮机叶片振动特性各种力学模型的特点,指出三维实体单元可以准确地拟合叶片的复杂几何形状,很好地反映叶片的局部应力状态,是研究汽轮机叶片振动特性较好的力学模型。概述了汽轮机叶片疲劳寿命预测、振动测量和故障诊断研究的基本方法和国内外发展状况,探讨了我国当前研究中存在的问题和今后的发展方向。     

汽轮机叶片疲劳寿命与故障诊断研究的发展及现状

总结了目前国内外用来分析汽轮机叶片振动特性各种力学模型的特点,指出三维实体单元可以准确地拟合叶片的复杂几何形状,很好地反映叶片的局部应力状态,是研究汽轮机叶片振动物较好的力学模型,概述了汽轮机叶片疲劳寿命预测,振动测量和邦联诊断研究的基本方法和国内外发展状况,探讨了我国当前研究中存在的问题和今后的发展方向。     

动叶水蚀疲劳寿命分析模型的研究

为了提高汽轮机湿蒸汽级叶片的可靠性，预防电厂中汽轮机叶片的水蚀疲劳断裂，基于动叶通道中水滴运动、撞击叶片表面速度分布以及液固撞击等效应力，采用合适的疲劳始裂寿命计算公式和非线性疲劳累计损伤准则，建立了叶片水蚀疲劳寿命分析模型。详细分析了某汽轮机湿蒸汽级动叶片的水蚀疲劳特性，获得了其水蚀疲劳的门槛速度，这一速度与实验数据吻合较好，同时获得了该动叶片在不同汽轮机运行工况下水蚀疲劳的状况，疲劳初始裂纹发生的部位和时间。文中建立的叶片水蚀疲劳寿命分析模型可以定量地计算水蚀疲劳寿命，为分析、预防水蚀提供了有力的工具。     

汽轮机焊接转子残余应力模拟及其对疲劳寿命的影响

焊接转子是核电汽轮机低压转子的必然选择,而焊接导致的残余应力可能影响转子的疲劳寿命。文中考虑焊接过程的马氏体相变,采用有限元方法,分析了汽轮机焊接转子窄间隙埋弧焊接头的残余应力分布及其对局部疲劳寿命的影响,得到了与实测残余应力相吻合的结果。研究发现:焊缝部位内、外表面的轴向残余应力均为压应力,且环向残余应力高于轴向应力。与无残余应力情况相比,焊接接头热影响区内外表面的高周、低周疲劳寿命都有不同程度的降低。且在此区域内,焊接残余应力增大疲劳裂纹扩展驱动力。     

电站锅炉汽包的安全性评定和剩余寿命评估

低周疲劳损伤是电站锅炉汽包的主要失效形式。分析了电站锅炉汽包在运行工况下的应力状态,认为介质内压应力和温差热应力是影响汽包低周疲劳寿命的主要因素;描述了采用有限元数值计算法评定无缺陷和有缺陷汽包的安全性及剩余寿命的一般方法。     

汽轮机叶片的疲劳寿命计算

提出汽轮机叶片疲劳寿命计算的三维有限元模型,通过讨论利用有限元软件进行分析时的合理载荷处理办法以及各种寿命影响因素的考虑方法,给出了采用通用软件进行疲劳寿命计算的基本方法,依据该模型方法进行疲劳寿命的实例分析,分析结果与实际相符。     

基于局部应力应变法的弹簧操动机构关键部件疲劳寿命分析

针对操动机构关键部件在运行中受到强冲击载荷进而导致疲劳失效的问题，该文提出一种基于局部应力应变法计算冲击疲劳寿命的方法。根据机构特点应用显示动力学LS-DYNA对弹簧操动机构强冲击部位进行数值模拟计算，得到关键部件在强冲击载荷下的应力应变；在此基础上，修正Manson-Coffin公式，结合弹簧操动机构运动特点，建立适合于弹簧操动机构的冲击疲劳寿命计算模型；最后，搭建实验平台验证关键部件冲击载荷计算方法的准确性。结果表明：磙子与合闸锁闩应力集中部分与实际测试过程中零部件的失效区域相同，合闸锁闩的实际所受应力与仿真结果变化趋势相近，相对误差为18.27%；修正后的局部应力应变法得到疲劳寿命为1862次，与实际寿命相差12.3%，满足工程需求。结果对于弹簧操动机构疲劳寿命的计算具有一定参考。     

汽轮机转子疲劳-蠕变损伤的非线性损伤力学分析

转子是汽轮机的核心部件，往往要在高温、复杂应力情况下工作，易产生裂纹萌生。除疲劳作用外，蠕变在转子的寿命损耗中也占有相当的比例。一般低周疲劳约占转子总寿命的80％，而蠕变则占转子总寿命的20％。事实上，对汽轮机转子而言，疲劳和蠕变往往是同时发生并存在着相互的作用。该文采用非线性损伤力学模型估算了国产600MW汽轮机高压转子在实际启停功况下的疲劳-蠕变寿命，考虑了疲劳与蠕变的耦合作用以及多轴应力的影响，并与当前汽轮机疲劳—蠕变寿命估算普遍采用的线性累积损伤理论进行了对比。结果表明：非线性连续损伤力学模型正确地反映了疲劳-蠕变交互作用以及损伤演化的非线性机制，其分析结果比现行理论方法更为准确、可靠。     

非线性连续损伤模型在汽轮机转子低周疲劳分析中的应用

针对当前汽轮机转子低周疲劳寿命估算存在较大误差的问题,引进了非线性连续损伤力学模型进行汽轮机转子低周疲劳损伤分析。首先对国产600MW汽轮机高压转子在冷启动和滑参数停机等典型工况下的瞬态温度场和热力场进行了弹塑性有限元分析,进而对热应力引起的低周疲劳损伤进行了估算,疲劳损伤的估算分别采用了非线性连续2种方法的估算结果表明,由于线性累积损伤理论是基于单轴假定之下,没有多轴应力的影响,在寿命预测时,高估了转子的寿命,而非线性连续损伤力学模型不仅考虑了多轴复杂应力的影响而且正确地反映了低周疲劳损伤的非线性累积过程,其分析结构更接近实际。     

某电厂联合循环汽轮机启动过程优化

燃气/蒸汽联合循环机组中汽轮机启动时间较长,导致联合循环机组不能及时响应电网调峰需求。为此,通过数值实验和现场启动试验相结合的方法研究了汽轮机的启动过程。建立汽轮机转子二维轴对称有限元模型,确定非线性边界条件,通过数值模拟研究启动过程各暖机操作对转子应力的影响。基于数值实验分析结果,结合试验机组结构、运行特点,制定优化后的启动过程。温态启动时汽轮机转子最大应力降低11 MPa,启动时间缩短36 min,低周疲劳寿命损耗减少0.0008%;冷态启动时转子最大应力降低261MPa,启动时间缩短32min,低周疲劳寿命损耗减少0.0197%。     

镍基合金K435高温低周疲劳寿命预测研究

概述高温低周疲劳寿命预测模型,对新型铸造镍基高温合金K435金在900℃下进行了低周疲劳试验,用各种预测公式对试验结果进行拟合,并对塑性应变能和幂指函数公式进行了改进,改进公式的拟合效果优于未改进的公式,尤其是改进的塑性应变能公式在文中所有的预测公式中精度最高。研究结果为燃气涡轮叶片的寿命预测提供了技术支持。     

高压开关传动系统关键零件的疲劳强度分析与寿命估算

零件疲劳分析与计算对高压开关设备寿命预测起着至关重要的作用。笔者分析了高压开关传动系统关键零件疲劳的特点;建立了零件疲劳极限应力图模型,采用该模型可以计算出零件的疲劳极限与疲劳安全系数,并且可以估算在考虑安全系数前提下零件的疲劳寿命;以某高压断路器传动连杆的疲劳计算为例,对所采用的方法进行了验证。得出了3点结论:①有必要对高压开关零件进行疲劳分析和计算;②借助零件疲劳极限应力图可以较好地进行零件疲劳强度计算;③应力集中和零件材质对疲劳极限和寿命有较大的影响。