两种残余应力测定方法的研究和比较

先用X射线衍射法再用盲孔法测定了同一试样的残余应力,对测试结果进行了分析比较。结果表明：对于残余应力分布不随深度改变的情况,两者结果一致;但对于其他情况,两种方法得到的结果不一致。通过测试残余应力沿试样深度的分布和从原理上比较两种测试方法的不同,得出盲孔法的测试结果受深层残余应力分布影响,而X射线衍射法的测试结果不受其影响。     

X射线衍射法测残余应力的“突变”现象与定峰技巧探讨

X射线衍射法（XRD）是一种常用的测试金属表面残余应力的无损检测法。依据X射线应力测试的原理,对试验中遇到的衍射强度“突变”现象进行了初步探讨,并对其产生的原因和定峰中的处理方法进行了具体分析,为进一步发展和完善铝合金焊接残余应力的X射线分析技术提供了参考。     

7050和7075铝合金板材的淬火残余应力

铝合金板材的残余应力主要产生于淬火过程中,而残余应力是导致航空航天用铝合金板材机加工变形的主要原因。采用X射线衍射法、超声波法和盲孔法分别对7050铝合金板材水浸淬火试样的残余应力进行了测试,并对3种方法的测试结果进行了对比和分析;采用超声波法对7075铝合金板材喷淋淬火试样的残余应力进行了测试。结果表明:超声波法测得的7050铝合金板材水浸淬火试样的残余应力分布规律与X射线衍射法和盲孔法测得的具有较好的一致性,板材近表层处的残余应力随着测试深度的增加而减小;7075铝合金板材喷淋淬火试样的残余应力随着辊速和喷水量的增大而增大。     

X射线法测量淬火铝合金厚板表面残余应力

采用无损X射线衍射技术测试了7075铝合金厚板淬火后表面残余应力水平与分布,得到了淬火铝合金厚板表面残余应力的分布区间和一般规律,分析了准直管对测试结果的影响,并与中心钻孔法得到的结果做了比较。结果表明,两种方法都能有效并正确测量构件的表面残余应力,但中心钻孔法不适合用于应力梯度大的场合,而X射线法在无应力或原始应力水平很低的场合效果欠佳。淬火铝板表面残余应力的测试结果呈正态分布,且淬火过程中边缘局部有应力释放,释放值可达40%,且此区域大小约为铝板的一个厚度。     

核电转子滚压强化后残余应力分析与评价

利用X射线衍射应力分析方法对表面经过滚压强化处理的核电转子的滚压面中心区域和外边缘区域的残余应力进行了测试,并对残余应力分布进行了分析。结果表明:滚压处理后转子滚压面中心区域沿转子轴向的残余应力平均值为-464.8 MPa,环向残余应力平均值为-454.4 MPa,残余应力分布均匀,强化效果比较显著;而滚压面边缘区域的残余压应力较中心区域要小,沿转子轴向和环向两方向的残余压应力也比较接近,残余应力分布同样均匀。     

用X射线衍射法测定振动时效后水电站钢岔管中的残余应力

介绍了采用振动时效技术消减水电站钢岔管焊接残余应力,以及用X射线衍射法进行焊接残余应力测试来对振动时效效果进行定量评价。并举例说明X射线衍射测试焊接残余应力的应用情况。     

残余应力测定的基本知识——第七讲机械法测残余应力

机械法是测残余应力的一类方法,其中常用的有盲孔法、环芯法和剖分法。国内外还制订了盲孔法和环芯法测残余应力的行业标准。介绍了上述三种方法的基本原理及需要注意的几个问题。     

X射线衍射法测试轧板表面残余应力

从试验角度讨论采用X射线衍射法测试轧板表面残余应力时遇到的一些问题。用X射线衍射法测试织构材料的表面残余应力时会出现2θ-sin2ψ震荡现象,但是测得的应力数据与加工工艺仍保持对应,反映出不同工艺对板材表面残余应力的影响。考虑到在较大的ψ角范围内缩小各衍射峰强度差异,对于面心立方钢铁材料宜选用(311)晶面测试。增加测试的ψ角站数也有助于得到好的应力测试效果。     

应用纳米压痕法测量电沉积镍镀层残余应力的研究

应用纳米压痕法测量残余应力的2种理论模型对5种电沉积镍镀层中的残余应力在不同压痕深度处进行了测量,并与X射线衍射法的测量结果进行了比较.结果表明,压深位于薄膜/基底界面处的2种压痕法测量结果与X射线衍射法的测量结果相近,且Yun-Hee模型与其符合得更好.     

电阻焊直缝焊接套管残余应力分布的测定

采用X射线法结合环劈法对电阻焊直缝焊接套管的管体和焊缝的应力分布,以及焊接套管切割后应力的变化进行研究。结果表明：焊接套管残余应力在周向上分布不均,并且焊缝处残余应力很高,接近其屈服强度;焊接套管切割后管体外表面残余应力随着时效时间的增长由拉应力转为压应力,而内表面由压应力转为拉应力。     

汽轮机转子的蠕变矫直研究

对转子钢进行了短时高温蠕变实验,拟合出了直轴温度范围内的蠕变方程。利用样条函数配点法,编制了汽轮机转子的蠕变矫直分析软件,它可计算出转子在蠕变法矫直过程中的应力、应变及位移分布。数值结果表明：本文的分析方法是有效的,可对不同时刻的弯轴矫直量进行精确计算并求出矫直后转轴的残余应力,为任一弯曲形状的转子提供最佳的加温加载矫直方案。     

钻环测量水泥混凝土板表面残余应力的试验研究

水泥混凝土在强度形成过程中,水泥砂浆体积变形受到约束后将导致水泥混凝土内产生残余应力。对水泥混凝土路面板而言,板表层水泥砂浆的体积变形受外部环境影响更严重,因此板表面存在较大的残余应力,超过其抗弯拉强度时将导致微观裂缝的出现。目前,根据金属工程中测量表面残余应力的钻孔法,相关学者提出了钻环测量水泥混凝土表面残余应力的方法,并对其可行性进行了分析。该文将在该方法可行性分析的基础上,建立有限元模型对钻环过程进行模拟,确定室内试验时钻环法的相关技术参数,然后浇注水泥混凝土板,考虑加载和不加载两种工况进行室内试验,试验结果表明:钻环能够释放板表面的残余应力,该方法可以用于水泥混凝土表面残余应力测量。     

Creep life assessment method for online monitoring of steam turbine rotors

The principal objective of work was to develop fast and accurate method for online creep life monitoring of steam turbine rotors. For this purpose, a characteristic strain model of creep was investigated and validated using test data of 2%CrMoV rotor steel. The model was then used to determine creep damage functions which are introduced to compute creep damage at a constant temperature based on the Robinson time fraction rule. Finite element (FE) creep calculations of a turbine rotor were performed using the same creep model to obtain reference damage results for validating the proposed method. Comparisons of the results obtained using both methods showed a very good accuracy of the online creep damage predictions.     

基于坐标变换方法的风力机偏航轴承载荷分布的分析与计算

针对风力机偏航轴承尺寸大, 承载状况复杂, 普通轴承分析方法在此不再适用等问题, 提出一种采用坐标变换原理对各滚球处接触载荷分布进行分析计算的方法。通过在风力机上建立坐标系, 将作用在风机上的外载荷从叶根部位开始传递到偏航轴承的外圈上, 将作用在外圈上的载荷表示为风机各运动参数(风轮旋转、叶片安装角、轴倾角)的函数。在偏航轴承内圈和外圈上各建立一个坐标系, 通过将接触区域的变形表示为两坐标系之间相对运动参数的函数, 建立了整体静力平衡方程。以三种载荷状况为例进行了接触载荷分布求解, 结果表明:倾覆力矩对接触载荷的大小及分布影响最大, 接触载荷基本以正弦规律分布。     

基于时频滤波的汽轮机半速涡动故障成分提取

汽轮机油膜涡动是滑动轴承失稳而产生的自激振动,其振动频率主要表征为转子转频的一半或略小。当油膜涡动频率等于转子一阶临界转速时会导致振动加剧,进而对汽轮机的稳定运行产生严重影响。Gabor变换是一种可逆的联合时频分布方法,其逆变换具有时域信号重构的能力。基于Gabor变换对850 MW汽轮机振动信号进行时频分析,显示反映轴系不稳定的半速涡动成分,进一步对该成分进行时频带通滤波,并基于Gabor逆变换予以时间重构,获取半速涡动成分的峰峰值量化指标,为汽轮机轴承油膜涡动故障提供诊断依据。     

Failure Analysis of Steam Turbine Rotor Disk

This article presents an investigation into causes of failure of rotor disk of an 8.25-MW capacity steam turbine, which failed catastrophically. Four pieces of the rotor disk detached from the tenth-stage disk of the turbine rotor during this failure. Visual inspection, chemical analysis, macro- and microscopic analysis of the failed rotor disk, analysis of the operational data, and the history of the rotor operation indicated that the failure could be attributed to stress concentrations at macropores and regions of segregation in the disk. Stress corrosion cracking (SCC) subsequently took place in the regions of stress concentration because the steam in the turbine contained chloride and potassium. The SCC produced a network of cracks associated with the macro- and microporosities. It was recommended that the disk fabrication processes ensure a high-quality microstructure and that operational monitoring of the composition of steam be initiated to ensure that the chlorides and potassium concentrations are maintained below a specified level.     

Failure of a steam turbine rotor due to circumferential crack growth influenced by temperature and steady torsion

High cycle fatigue as a final mechanism of failure in rotating systems, especially steam turbines, is a serious phenomenon. Incomplete information of its effective parameters could lead into catastrophic failure of the rotor. In high cycle fatigue, one of the most effective factors in crack growth is high temperature. In fact, a high-temperature change alters mechanical characteristics of material including their fracture mechanic. Therefore, the investigation of crack growth of fatigue and crack front development in various steam temperatures requires a careful consideration of the different parts of the rotor along the steam turbine rotor. This study investigated the propagation of a circumferential crack at three points of the turbine rotor in 24,149 and 260 ^∘ C under the influence of rotor weight loading. In addition, the study addressed torque as another important parameter in crack growth which is caused by steam pressure in the turbine. Through the obtained results, a crack front shape is achieved which can be used in rotor vibration analysis. Reviewing the related literature indicated that crack growth rate associated with alternative mode I loading in the presence of steady mode III loading is reduced. To investigation this phenomenon, the study considered roughness induced crack closure due to steady torsion and its corresponding equations by analytical method were derived. Finally, the study investigated the influence of roughness on crack growth rate in abovementioned three points of the rotor.     

U形试块残余应力超声检测及有限元分析

为验证超声检测残余应力的精度与检测深度问题,该文提出并设计一种能够施加定值载荷应力的U形试块来模拟构件中的残余应力。通过残余应力超声检测系统激励5 MHz、4 MHz等其他不同频率的超声换能器,对U形试块在缺口施加拉压载荷,使试块处于闭合、张开的不同状态来模拟构件中的拉压状态,对U形试块的上表面不同位置和后侧面不同深度处的应力值进行超声残余应力无损检测。同时将其检测结果与同等条件下ABAQUS有限元仿真分析的结果进行对比,验证该系统对表面残余应力及试块内部梯度残余应力检测的准确性。另外,该试块也为残余应力超声检测系统的校准提供方法。     

钛合金平板电子束焊接残余应力的小孔法测量

采用小孔法对TC11平板真空电子束焊接接头的残余应力进行了测量,结果发现,其残余应力为以纵向残余应力为主的单向拉伸应力状态,横向残余应力数值较小,同时还将测量结果与有限元结果进行对比分析,证明了有限元模型的合理性和可靠性。     

一种基于混合硬化本构模型的汽轮机轮盘榫槽疲劳寿命预测方法

针对汽轮机转子轮盘的受力特点,以非对称载荷下材料的瞬态应力应变响应为基础,在内变量理论框架下,建立起某型汽轮机轮盘材料的率无关循环塑性本构模型;并结合局部应力应变法,进一步建立了基于混合硬化本构模型(N-5L1)描述平均应力松弛行为的汽轮机轮盘榫槽疲劳寿命预测方法。通过与实验结果相比较,表明混合硬化本构模型能够较好地模拟脉动加载下转子轮盘材料的循环应力应变响应及平均应力松弛行为,由此建立的寿命预测方法可对轮盘榫槽进行较为准确的疲劳寿命预测(与试验寿命误差总体落在1.5倍分散带以内),明显优于基于平均应力松弛经验公式的疲劳寿命预测值。