汽轮机零部件强度有限元分析的设计判据

根据多年从事汽轮机零部件的强度有限元分析共性技术的研究成果,提出了汽轮机零部件强度有限元计算结果的9类设计判据,介绍了汽轮机零部件载荷与应力的分类以及有限元分析的设计原则,给出了汽轮机零部件稳态最大负荷工况强度、瞬态变工况强度、转动零部件超速工况强度、蠕变强度与刚度、应力腐蚀强度、高周疲劳强度、轴向动静间隙、裂纹萌生寿命和裂纹扩展寿命的设计判据.规定出局部应力的许用范围和设计判据的应用范围.使用这些设计判据,可以在设计阶段校核与分析汽轮机零部件强度和寿命设计的安全性,为汽轮机零部件结构设计的安全性评价和优化改进设计提供了依据.     

1.5 MW风电叶片多轴疲劳寿命分析

针对风电叶片极易发生疲劳破坏的现象,以1.5 MW风电叶片为研究对象,利用GH Bladed和ABAQUS分别进行叶片的载荷和危险截面的应力计算,基于复合材料多轴疲劳理论,对额定风速下叶片的多轴疲劳寿命进行分析,并将分析结果与单轴疲劳寿命分析结果进行对比。结果表明:传统的单轴疲劳寿命模型会过高估计叶片的疲劳寿命,多轴疲劳寿命分析方法能较准确地对风电叶片的疲劳寿命进行估计。因此,该方法对风电叶片的多轴疲劳寿命评估及可靠性设计具有一定的指导意义。     

基于有限元法的连杆多轴应力研究

在对连杆的疲劳寿命进行预测时,为了能够提供正确的边界条件,以某型柴油机连杆为研究对象,运用有限元分析软件,采用直接积分法对其进行额定工况下三个循环的瞬态计算,最后考察经计算得到的连杆各部位应力状态。结果表明:连杆在工作时,考察部位既有单轴应力载荷,又有多轴应力载荷,同时在多轴载荷中比例载荷与非比例载荷都有出现。该方法对连杆进行寿命分析时提供了重要的参考依据。     

汽轮机强度研究某些新进展的概述

介绍了汽轮机部件强度和寿命研究的某些新进展 ,综述了近几年来汽轮机部件的静强度和刚度、叶片和叶根的动强度、有限元分析、强度可靠性设计、低周疲劳寿命、蠕变寿命、疲劳和蠕变交互作用下的寿命、安全寿命等方面国内开发的一些新技术手段和取得的新成就。本文还提出了汽轮机部件强度和寿命计算技术的一些发展动向     

汽轮机部件应力腐蚀寿命评估方法研究

应力腐蚀是核电汽轮机运行于湿蒸汽区域的低压部件中普遍存在的问题之一.采用的寿命可靠性分析方法是一种基于Clark模型思路发展的概率分析模型,并基于Abaqus平台,采用Python语言,开发了应力腐蚀寿命分析程序,对百万核电低压结构进行应力腐蚀寿命评估,为本公司在核电设备安全设计方面提供技术保证.     

汽轮机高温转子寿命预测方法及应用

从保证设备安全、实施寿命计算和管理简单易行为出发点,通过对现有低周疲劳寿命计算方法和各种低周疲劳曲线进行分析和比较,得出适用的汽轮机低周疲劳计算方法和程序。应用该计算方法对哈汽厂两种型号的200MW汽轮机进行了计算。结果表明:改进型(工厂编号55~#)汽轮机比原设计(工厂编号34~#)汽轮机在低周疲劳性能上有较大改善。     

基于XDPS的汽轮机转子应力监测及寿命管理系统

提出了一种新的200MW/300MW汽轮机应力监测及寿命管理系统,该系统采用XDPS(新华分散型控制系统)作为开发平台。因此不但系统简单,成本低,而且有较高的可靠性。同时,其应力监测和寿命计算的数学模型是通过机组试验的实测数据进行有限元计算得到的,具有较强的针对性和准确性。对该系统应用XDPS进行组态时所存在的问题及其解决方法作了阐述。     

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.     

基于材料老化和蠕变疲劳交互作用汽轮机转子寿命预测

根据材料老化和蠕变-疲劳交互作用对致裂寿命的影响，建立了汽轮机转子寿命预测模型和预测方法，以N75MW汽轮机转子为对象进行了寿命损耗分析和预测，指出基于材料老化和蠕变疲劳交互作用，可以有效提高汽轮机转子寿命预测的精度。     

改进的局部应力应变法计算汽轮机叶片的低周和高周疲劳寿命

在分析研究叶片所随承受的低周载荷和高周载荷的基础上建立了叶的疲劳载荷谱。研究了影响地片疲劳的主要因素，对局部应力应变法进行了改进，并建立了计算叶片低和高周疲劳列席明生寿命的模型，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。对６６５叶片、６８０叶片、８５１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。     

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.     

燃气轮机涡轮盘-片多轴低周疲劳寿命研究

针对燃气涡轮转子盘-片,考虑多轴应力对其疲劳寿命的影响。引入三种基于临界面法的多轴疲劳寿命预测模型,将临界面定义为最大破坏平面,并给出了寿命预测模型的执行步骤。结合转子盘-片实例进行了应用研究,结果显示：基于临界面法的多轴疲劳寿命预测结果具有较高的精度,其中Fatemi-Socie（FS）改进模型得到的结果与转子盘-片的实际疲劳寿命基本一致,并且模型中引入有限元计算是可行的,可以减少做一些复杂的实验。因此,研究结果具有一定的实际工程意义。     

大型汽轮机阀壳寿命设计技术的研究

分析了汽车机主汽阀和调节汽阀阀壳寿命的薄弱环节,采用大型有限元程序对阀壳的温度场、应力场和蠕变应力进行了计算,并介绍了计算结果。提出了汽车轮机主汽阀和调节阀阀壳低周疲劳寿命和蠕变寿命的定量设计方法,并给出了应用实例。     

汽轮机转子热应力有限元计算隔离体模型精度研究

有限元计算汽轮机转子热应力时,计算速度和精度受到计算机性能和网格密度的限制。采用合理的隔离体模型对加快计算速度与保证计算精度有重要意义。利用某型1 000MW汽轮机高压转子模型,计算了整体转子模型及不同隔离体模型在机组启动工况下的热应力,探讨了隔离体模型选取的可行性。计算结果表明,合适的隔离体模型完全可以代替整体转子模型进行热应力计算。采用隔离体模型省去对汽轮机各级蒸汽参数的计算,仅需计算隔离体所包含的前几级蒸汽参数,且计算过程中大大简化了边界条件的输入,在保证结果精度的前提下,提高了计算效率。     

汽轮机复杂套装转子内部应力分析

对核电汽轮机多级共用轮盘复杂套装转子的结构特征、温度环境和力载荷进行了研究,利用Abaqus有限元软件计算了装配套装转子的应力场及稳态运行工况的温度场和应力场,并分析了轮盘与主轴装配过盈量对转子安全运行的影响.结果表明:稳态运行时套装转子表面的最高温度可达250℃,从进口到出口,套装转子温度沿轴向逐渐降低,出口端的最后一个轮盘温度低于70℃;稳态运行工况下离心力载荷和热膨胀对接触面装配应力的影响较为明显;稳态运行时,装配初期过盈量产生的接触面应力减小幅度较大,但仍能保证套装转子在现有过盈量下安全运行.     

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.     

调峰运行的燃气轮机联合循环汽轮机转子热应力和寿命损耗分析

介绍了调峰运行的汽轮机转子热应力的计算方法。为了减少启动时间和提高汽轮机的安全性，拟定了热定应力控制曲线及保护曲线，设定应力保护。对转子的寿命损耗进行了分析。