汽轮机低压扭叶片强度和振动的可靠性分析

针对汽轮机和整个电站的安全工作问题,对汽轮机动叶片进行了安全可靠性分析,以某汽轮机低压扭叶片为例,研究了其强度振动可靠性。首先确定了叶片材料、转速以及蒸汽流量等随机变量的分布类型,同时采用了确定性有限元分析法、二阶多项式响应面法和Monte-Carlo模拟法相结合的方法,确定了低压扭叶片静强度、动强度及振动的可靠度;同时,研究了随机变量对强度和振动的概率敏感性。研究结果表明:静强度、动强度及振动可靠度分别为R=1.0,R=0.98,R=1.0,当同时考虑强度和振动失效模式时,叶片强度振动设计的可靠度R=0.98,未能达到99.73%的要求(±3σ准则);材料密度分散性对强度和振动影响最为明显,须对材料密度分散性进行严格控制。     

GH3536镍基变形高温合金的应力松弛行为与蠕变本构方程

对GH3536高温合金在变形温度为650、750和850℃和初应力为150、200和250 MPa条件下进行了多组应力松弛试验，研究了温度和初应力对GH3536高温合金应力松弛行为和松弛极限的影响，分析了应力松弛行为的特点。采用三次延迟函数对试验获得的松弛曲线进行了拟合，推导出蠕变应变速率与应力的关系，并基于分段蠕变本构方程对蠕变应变速率-应力曲线进行了拟合，并确定了方程中的材料常数。将蠕变本构方程代入ABAQUS有限元软件中对GH3536高温合金的应力松弛过程进行了模拟。结果表明，模拟数据与试验数据吻合较好，表明建立的蠕变本构方程可很好地描述GH3536高温合金在相应条件下的应力松弛行为。     

非典型气动荷载下压缩机叶轮疲劳强度分析

针对气动激励下压缩机叶轮疲劳破坏问题,研究气动激振力的频域特性以及叶轮共振特性,提出相应的叶轮疲劳强度校核及失效分析方法。对某离心压缩机叶轮非定常气动荷载计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)计算结果进行傅里叶变换,获得其频率、幅值与相位特征,重点分析气动激振荷载在相邻叶片间的相位关系。对于在相邻叶片间相位差循环对称分布的典型荷载分量,通过干涉图确定叶轮的共振模态,对于相位差非循环对称分布的非典型荷载分量,通过激振频率下叶轮动应力在各节径的分布情况确定叶轮的共振模态。基于叶轮静应力和共振动应力计算结果进行疲劳分析。结果表明,计算预测的疲劳破坏位置与实际发生疲劳裂纹位置相吻合,相位差非循环对称分布的非典型气动荷载激起叶轮零节径的共振是引起叶轮疲劳失效的主要原因。