本文關(guān)鍵詞：汽輪機長葉片彈塑性分析及局部應(yīng)變疲勞研究

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【摘要】：汽輪機作為現(xiàn)代工業(yè)中重要的旋轉(zhuǎn)動力設(shè)備,涉及的行業(yè)相當(dāng)廣泛,例如在發(fā)電、航運中的使用,其制造和研發(fā)能力是一個國家科學(xué)技術(shù)和工業(yè)裝備技術(shù)發(fā)展的標(biāo)志之一。汽輪機長期工作在高溫、高壓環(huán)境,停機和啟動過程中溫度和受力變化很大,葉片容易出現(xiàn)裂紋。汽輪機運作時,裂紋擴展將導(dǎo)致壽命大幅降低,并威脅安全運行。所以汽輪機葉片的強度分析與疲勞壽命計算研究是汽輪機生產(chǎn)制造和安全評估的重要內(nèi)容。隨著有限元計算的迅速發(fā)展,有限元數(shù)值模擬不僅可以克服大型構(gòu)件實驗中的諸多困難,并大大節(jié)約設(shè)計時間和設(shè)計代價。本文針對汽輪機葉片安全評定,使用有限元軟件研究了汽輪機葉片在不同轉(zhuǎn)速下的彈塑性分析相關(guān)問題,在相應(yīng)轉(zhuǎn)速下疲勞壽命分析相關(guān)問題,以及在指定壽命下估算葉片的轉(zhuǎn)速問題。首先對國內(nèi)外汽輪機葉片彈塑性分析、疲勞分析研究進(jìn)行了概述,總結(jié)了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,說明了汽輪機葉片彈塑性分析與疲勞分析在汽輪機制造設(shè)計中的重要性和研究意義。隨后介紹了汽輪機葉片彈塑性分析、疲勞分析所需理論與計算方法,并對相應(yīng)有限元計算方法進(jìn)行了驗證。彈塑性方法驗證：通過受壓厚壁圓筒理想彈塑性有限元分析、T型接管三通彈塑性有限元分析計算結(jié)果與文獻(xiàn)中實例結(jié)果對比,說明了使用的彈塑性分析過程的正確。疲勞壽命方法驗證：通過T字型梁疲勞壽命有限元分析計算結(jié)果與對應(yīng)試件疲勞實驗斷裂位置對比,證實所使用壽命分析方法的正確。在對汽輪機葉片進(jìn)行彈塑性有限元與疲勞有限元的整體分析研究時計算思路為：HyperMesh劃分網(wǎng)格→導(dǎo)入ABAQUS中設(shè)置載荷、邊界條件、接觸等,計算應(yīng)力結(jié)果→Fe-Safe疲勞計算→ABAQUS顯示結(jié)果。隨后針對研究內(nèi)容,如彈塑性分析,疲勞壽命分析,影響因素對疲勞壽命的影響進(jìn)行了計算研究并給出了相應(yīng)的結(jié)論,最后研究了在指定壽命下估算葉片的轉(zhuǎn)速的方法。研究計算結(jié)果顯示,在汽輪機運行時,汽輪機葉片根部和圍帶應(yīng)力較大,部分區(qū)域進(jìn)入塑性,范圍并不是很大；相應(yīng)的汽輪機葉片根部的疲勞壽命較低,主要是由于應(yīng)力集中導(dǎo)致,并且研究顯示尺寸因素對汽輪機疲勞壽命影響較大；指定葉片的設(shè)計壽命為30年,發(fā)現(xiàn)葉片在3300r/min左右運行是合適的。
【關(guān)鍵詞】：汽輪機葉片 彈塑性分析 疲勞壽命分析 疲勞壽命校核
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK263.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-18
• 1.1 國內(nèi)汽輪機葉片研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2 國際汽輪機葉片研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 汽輪機葉片研究現(xiàn)狀總結(jié)16-17
• 1.4 本文研究內(nèi)容與目的17-18
• 2 有限元理論與算法驗證18-41
• 2.1 彈塑性有限元分析18-30
• 2.1.1 彈性有限元過程18-21
• 2.1.2 塑性有限元過程21-23
• 2.1.3 彈塑性有限元分析考核算例23-30
• 2.2 疲勞壽命有限元分析30-41
• 2.2.1 疲勞壽命計算理論30-36
• 2.2.2 疲勞有限元計算考核算例36-41
• 3 汽輪機葉片彈塑性有限元分析研究41-55
• 3.1 汽輪機葉片3000r/min轉(zhuǎn)速下線彈性計算研究43-46
• 3.2 汽輪機葉片3300r/mi n轉(zhuǎn)速下線彈性計算研究46-47
• 3.3 汽輪機葉片3000r/min轉(zhuǎn)速下彈塑性計算研究47-51
• 3.4 汽輪機葉片3300r/min轉(zhuǎn)速下彈塑性計算研究51-54
• 3.5 本節(jié)小結(jié)54-55
• 4 汽輪機葉片疲勞壽命分析研究55-62
• 4.1 基于疲勞公式的汽輪機壽命簡單估計56-57
• 4.2 汽輪機葉片3000r/min轉(zhuǎn)速下線彈性疲勞壽命計算研究57-58
• 4.3 汽輪機葉片3300r/min轉(zhuǎn)速下線彈性疲勞壽命計算研究58-59
• 4.4 汽輪機葉片3000r/min轉(zhuǎn)速下彈塑性疲勞壽命計算研究59-60
• 4.5 汽輪機葉片3300r/min轉(zhuǎn)速下彈塑性疲勞壽命計算研究60-61
• 4.6 本節(jié)小結(jié)61-62
• 5 汽輪機葉片疲勞壽命影響因素以及轉(zhuǎn)速確定62-71
• 5.1 汽輪機葉片工作影響因素62-64
• 5.2 汽輪機葉片3000r/min轉(zhuǎn)速下線彈性疲勞壽命計算研究64-65
• 5.3 汽輪機葉片3300r/min轉(zhuǎn)速下彈塑性疲勞壽命計算研究65-68
• 5.4 汽輪機葉片運行轉(zhuǎn)速確定方法68-70
• 5.5 本節(jié)小結(jié)70-71
• 結(jié)論71-72
• 參考文獻(xiàn)72-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況75-76
• 致謝76-77

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李新玲;胡基才;;汽輪機葉片的疲勞壽命計算[J];湖北電力;2007年05期

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本文編號：1035554