現(xiàn)役汽輪機進汽參數(shù)已達到26.25MPa/600℃,相比亞臨界機組等運行效率都有了極大提高,但同時高溫、高壓的環(huán)境使材料強度降低、韌性下降。目前在某些現(xiàn)役超超臨界機組運行中發(fā)現(xiàn)了高壓缸平衡活塞區(qū)域密封結(jié)構(gòu)與缸或轉(zhuǎn)子間徑向碰摩現(xiàn)象,嚴重影響了機組的正常運行,因此有必要對超超臨界機組高壓缸多結(jié)構(gòu)強度進行分析,對平衡活塞區(qū)域動靜結(jié)構(gòu)間隙進行研究,并對啟停工況下蠕變-疲勞耦合損傷展開研究,同時考核其使用壽命,保證高壓缸多結(jié)構(gòu)在服役期內(nèi)的安全工作。本文以某超超臨界機組高壓缸（進汽參數(shù)為26.25MPa/600℃）為研究對象,采用ABAQUS有限元軟件,建立熱力耦合模型,分析穩(wěn)態(tài)運行過程中高壓缸各部件的蠕變強度及啟動、停機過程利用連續(xù)損傷力學理論對蠕變-疲勞耦合作用下的壽命進行評估,并針對機組出現(xiàn)的碰摩現(xiàn)象重點分析平衡活塞區(qū)域動靜結(jié)構(gòu)之間徑向間隙的趨勢,了解此區(qū)域徑向變形的情況,以此對服役工況條件進行評估。采用Norton-Bailey蠕變本構(gòu)方程,分析了高壓缸多結(jié)構(gòu)在穩(wěn)態(tài)運行20萬小時條件下的溫度場、應力場、單軸及多軸蠕變等效應變場,分析結(jié)果表明:高壓缸結(jié)構(gòu)蠕變過程中應力表現(xiàn)出松弛效應;多軸蠕變... 

【文章來源】：上海交通大學上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

高壓缸平衡活塞區(qū)域結(jié)構(gòu)

*0M KT T Q DU GT F 0中：M 為熱容量矩陣，K 為導熱矩陣，T 為溫度向量，U 為位移向系數(shù)矩陣， 為時間，D 為剛度矩陣，G 為熱應力矩陣，F(xiàn) 為機械力變強度理論般條件下，金屬材料在高溫環(huán)境下都會產(chǎn)生蠕變變形的現(xiàn)象。雖然的蠕變變形程度在不同溫度下有所差異，但是在研究中發(fā)現(xiàn)大多數(shù)共同特征：蠕變發(fā)生初，材料已經(jīng)產(chǎn)生了應變，這個階段為彈性形瞬態(tài)過程，在外力作用下，此時發(fā)生瞬時彈性形變，與溫度無關，變階段。按照蠕變變形隨時間的演變規(guī)律可以分為三個階段[46]：第形開始凸顯，表現(xiàn)為在初始時刻蠕變變形速率最大，然后開始減小蠕變變形進入穩(wěn)定狀態(tài)，表現(xiàn)為蠕變變形速率基本保持不變；第三形急劇加速，直至構(gòu)件達到斷裂失效。從蠕變過程可以看出，蠕變形不斷積累的過程，

(a) 高壓缸裝配結(jié)構(gòu) (b)高壓缸網(wǎng)格劃分圖 2- 5 高壓缸裝配結(jié)構(gòu)及網(wǎng)格劃分Fig.2-5 Assembly and Mesh diagram of HP cylinder有限元模型網(wǎng)格類型主要采用線性四面體熱機耦合單元，并對平衡活塞區(qū)域鍵部位進行加密。如圖 2-5(b)所示，經(jīng)過網(wǎng)格無關性驗證，最后確定網(wǎng)格總數(shù) 1,256,356，各部件網(wǎng)格數(shù)量及類型詳見表 2-1。表 2- 1 高壓缸各部件網(wǎng)格數(shù)量及網(wǎng)格類型Table.2-1 Mesh elements amounts and types of HP cyliner parts部件 網(wǎng)格數(shù)目/類型 部件 網(wǎng)格數(shù)目/類型轉(zhuǎn)子 1,245,523/C3D4T 內(nèi)缸 1,165,400/ C3D4T外缸 984,412/ C3D4T I 型密封環(huán) 103,296/ C3D8T平衡活塞密封 392,633/ C3D4T 電機端密封 53,472/ C3D4T：C3D4T 表示線性四面體熱機耦合單元，C3D8T 表示線性六面體熱機耦合單元5.2 材料物性參數(shù)

【參考文獻】：
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本文編號：3033979