基于免疫遺傳算法的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子鋼低周疲勞裂紋擴(kuò)展速率研究.pdf

1、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子是汽輪機(jī)的核心部件之一，它服役期間的工作狀態(tài)是經(jīng)常處于高溫、啟停、大變載荷的交替狀態(tài)，容易萌生低周疲勞裂紋。汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子壽命主要取決于低周疲勞裂紋擴(kuò)展速率，因而研究汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子鋼低周疲勞裂紋擴(kuò)展速率具有重要意義。 本文分析了汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子鋼的低周疲勞裂紋擴(kuò)展的宏觀和微觀規(guī)律，深入研究了溫度、載荷比、蠕變和老化對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子低周疲勞裂紋擴(kuò)展的影響，結(jié)果表明溫度在538℃裂紋擴(kuò)展速率要明顯大于室溫條件下的情況；載荷比增加，疲勞裂紋擴(kuò)

2、展速率也加速；蠕變對(duì)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子鋼疲勞裂紋亞臨界擴(kuò)展影響是一種受體擴(kuò)散控制熱激活過程；經(jīng)200h、600h、800h、1200h不同時(shí)效的老化，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子材料的硬度逐漸降低，導(dǎo)致FATT升高，從而影響裂紋擴(kuò)展速率。 在前面的理論和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上提出了轉(zhuǎn)子鋼的常溫和高溫低周疲勞裂紋擴(kuò)展速率的多參數(shù)非線性函數(shù)模型。在遺傳算法的基礎(chǔ)上，結(jié)合免疫系統(tǒng)原理提出免疫遺傳算法，采用免疫遺傳算法優(yōu)化低周疲勞裂紋擴(kuò)展速率模型的特征參數(shù)，這種方法也

3、是本文的創(chuàng)新之處。依據(jù)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子鋼30Cr1MolV的低周疲勞實(shí)驗(yàn)的部分?jǐn)?shù)據(jù)與免疫遺傳算法，對(duì)轉(zhuǎn)子鋼低周疲勞裂紋擴(kuò)展速率模型進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算。在實(shí)際運(yùn)行條件約束下，利用算法優(yōu)化速率模型，得到最佳參數(shù)，最后描述出裂紋擴(kuò)展速率的優(yōu)化曲線。速率的優(yōu)化曲線與實(shí)驗(yàn)相比較，在裂紋擴(kuò)展特定階段吻合相當(dāng)好，結(jié)果表明免疫遺傳算法在搜索過程中的高效性、并行性和魯棒性，能夠?qū)Σ煌d荷比及缺乏足夠?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子低周疲勞裂紋擴(kuò)展速率的多元非線性模型有很好的處理