基于名義應(yīng)力法的混流式轉(zhuǎn)輪葉片疲勞壽命預(yù)估仿真.pdf

1、轉(zhuǎn)輪是水輪機完成能量轉(zhuǎn)換的核心部件，轉(zhuǎn)輪葉片的貫穿性裂紋嚴重影響機組的安全穩(wěn)定運行，葉片裂紋問題已成為水電站急需解決的關(guān)鍵技術(shù)難題，引起各方面的高度重視。在目前的水輪機轉(zhuǎn)輪設(shè)計中，大多采用的是靜強度校核，然而靜強度校核存在很大的局限性，它不能考核葉片承受交變載荷時的疲勞損傷，而造成葉片開裂的主要原因是循環(huán)交變動應(yīng)力和穩(wěn)定應(yīng)力對葉片材料的疲勞累積損傷引起的微裂紋和裂紋的擴展。因此，水輪機轉(zhuǎn)輪葉片的疲勞強度校核顯得越來越重要。
　　

2、 本文借鑒航空發(fā)動機及汽輪機疲勞壽命預(yù)估的研究成果，以水輪機全流道三維非定常流動數(shù)值計算及葉片運動微分方程有限元求解為基礎(chǔ)，并考慮水輪機轉(zhuǎn)輪葉片剛度較大的特點，忽略葉片幾何變形對流場的影響，采取網(wǎng)格節(jié)點點對點的方式，將葉片危險部位的動水壓力加載至水輪機轉(zhuǎn)輪葉片的有限元網(wǎng)格節(jié)點處，解決了葉片危險部位動水壓力的傳遞方式，完善了水輪機轉(zhuǎn)輪葉片動應(yīng)力的獲取方法。
　　 基于動應(yīng)力分析的結(jié)果，并考慮運行工況變化頻繁引起的轉(zhuǎn)輪葉片動應(yīng)力載荷

3、極其復(fù)雜的特點，開展了適合水輪機特點的載荷譜研究，通過改進傳統(tǒng)雨流計數(shù)方法，提高了水輪機載荷譜編輯效率，使其更符合水輪機轉(zhuǎn)輪葉片的動應(yīng)力載荷。
　　 在上述工作的基礎(chǔ)上，進一步針對水輪機轉(zhuǎn)輪的特點，充分考慮應(yīng)力集中，尺寸，表面加工以及平均應(yīng)力等影響疲勞壽命的主要因素，確定了影響疲勞壽命分析中主要因素的修正系數(shù)，建立轉(zhuǎn)輪葉片疲勞壽命預(yù)估模型與疲勞壽命的評價體系。取得的成果對于提高機組的安全穩(wěn)定運行和評價轉(zhuǎn)輪的設(shè)計水平有重要的指導(dǎo)意