超超臨界汽輪機轉子高溫強度研究.pdf

1、超臨界及超超臨界汽輪機技術的發(fā)展，使得汽輪機的強度和壽命問題日益突出，如何準確地評估汽輪機部件的高溫強度及使用壽命，也是目前高參數(shù)汽輪機設計和考核中的一大難題。本文以某超超臨界汽輪機高壓轉子為對象，基于有限元方法（FEM）對轉子高溫工作環(huán)境下的蠕變和疲勞問題進行了研究，研究結果為汽輪機轉子的設計改進提供了參考，也為建立汽輪機高溫強度考核準則提供了依據(jù)。本文的主要內容如下： 基于商業(yè)有限元軟件ABAQUS 對高壓轉子進行了熱彈塑性

2、分析，采用Graham-Walles 冪率模型模擬了轉子20 萬小時服役時間內的蠕變行為，指出蠕變引起了轉子應力分布的重構，以持久應力曲線評估轉子的蠕變強度具有一定的局限性。引入等效應變準則和損傷力學方法預測了蠕變危險區(qū)和損傷情況，預測結果均表明轉子前軸封圓弧段上蠕變損傷較大，但仍處于安全范圍內。以Cocks-Ashby 受約束孔洞長大模型分析了多軸應力狀態(tài)對轉子蠕變韌性的影響，分析結果表明轉子在多軸應力下蠕變韌性降低。 基于多

3、軸蠕變韌度變化系數(shù)提出了考慮多軸效果的轉子蠕變強度考核方法。分析了轉子冷態(tài)啟動-停機過程的溫度場和Mises 合成應力場，指出內外溫差引起的熱應力是低周疲勞損傷的主要原因。分析結果表明，低周疲勞主要發(fā)生在進汽側凹槽上。以Manson-Coffin公式、雨流法和損傷累積方法預測了該轉子的低周疲勞壽命。此外，基于應變－壽命公式對轉子自重交變應力引起的高周疲勞損傷進行了分析。 基于連續(xù)損傷力學理論研究了蠕變－疲勞交互作用對轉子強度的影