汽輪機葉片壽命預測及評估的研究.pdf

1、隨著電力工業(yè)的發(fā)展，人們對汽輪機關鍵零部件葉片的強度、壽命提出了更高的要求。汽輪機的實際運行狀況表明疲勞破壞是葉片的主要失效方式，但汽輪機葉片不僅結構復雜且運行條件惡劣、受力難以定性描述，這些都增加了葉片壽命問題的研究難度，有限元分析方法是一種可用的疲勞分析方法，用它來研究葉片的疲勞性能，對葉片的設計、制造、優(yōu)化和評估具有重要的意義。
　　以國產(chǎn)135MW/100MW汽輪機易出現(xiàn)故障的葉片為研究對象，結合有限元方法，利用Hyper

2、Mesh、Ansys等軟件計算出葉片的靜動應力，提出了一種結合有限元仿真分析和疲勞壽命理論評估易損葉片的分析方法。首先計算葉片的應力，然后將計算結果導入到MSC. Fatigue軟件中預測葉片的壽命，并對汽輪機易損葉片進行壽命評估，該研究工作對于葉片的設計和壽命管理具有重要指導意義和應用價值。主要的研究工作如下：
　　1）分析得出了葉片的兩種常見的疲勞破壞方式，進而研究了葉片材料的疲勞特性參數(shù)的確定方法及它們之間的相互關系，為疲勞

3、分析提供了基礎。
　　2）針對葉片的低周疲勞，分析總結了影響其低周疲勞的兩種主要載荷，即穩(wěn)態(tài)蒸汽力載荷和離心力載荷，并研究了穩(wěn)態(tài)蒸汽力載荷的計算方法。通過在HyperMesh和Ansys中建立了葉片的有限元模型。接著計算得出葉片的靜應力分布，以所得葉片的靜應力分布為基礎結合葉片材料的應變疲勞特性曲線和葉片載荷譜，采用Neuber方法進行應變修正，基于Miner線性疲勞累積損傷理論對葉片進行了低周疲勞壽命分析和預測，并給出了葉片的低

4、周疲勞壽命評估方法。
　　3）針對葉片的高周疲勞，分析總結了影響其高周疲勞的主要載荷為蒸汽激振力。以單只葉片為研究對象，通過模態(tài)分析并運用坎貝爾圖確定了葉片發(fā)生共振時的轉速和頻率。接著對葉片進行了諧響應分析，以擴展諧響應分析得到的葉片動應力分布為基礎結合材料應力疲勞特性曲線和葉片載荷譜，采用Goodman直線進行平均應力修正，基于 Miner線性疲勞累積損傷理論對葉片進行了高周疲勞壽命分析和預測。最后，給出了如何利用研究內容對葉片