本文關(guān)鍵詞：某新型核電汽輪機末級長葉片不銹鋼的疲勞斷裂力學行為研究

  更多相關(guān)文章： 末級長葉片 XCrXNiXXX沉淀硬化不銹鋼 S-N曲線 缺口敏感性 疲勞裂紋擴展門檻值 裂紋擴展速率

【摘要】：我國核電工業(yè)的快速發(fā)展對核電汽輪機末級長葉片高度提出了新的要求。增加葉片高度可提高機組效率,但同時也增加了葉片葉根疲勞斷裂的可能性。在現(xiàn)階段葉片抗疲勞設(shè)計中,以葉根疲勞裂紋萌生為依據(jù)的常規(guī)疲勞設(shè)計方法和以葉根疲勞裂紋擴展為依據(jù)的損傷容限方法是兩種主要途徑。本文主要結(jié)合某國產(chǎn)新型核電汽輪機末級長葉片的抗疲勞設(shè)計需求,開展了葉片葉根縱、橫方向材料(XCrXNiXXX沉淀硬化不銹鋼)的一系列疲勞試驗,目的是為該新型長葉片的抗疲勞強度設(shè)計和壽命預(yù)測等提供完整的試驗數(shù)據(jù)和計算分析模型�；谌~片的常規(guī)疲勞設(shè)計方法,本文開展了末級長葉片葉根縱、橫方向XCrXNiXXX沉淀硬化不銹鋼的光滑與缺口試樣高周疲勞試驗,獲得了應(yīng)力比R=-1下的S-N曲線與疲勞極限,并擬合獲得了對應(yīng)的Basquin方程、三參數(shù)方程以及Langer方程,其中三參數(shù)方程擬合效果最好。通過對比葉根兩個方向上的S-N曲線發(fā)現(xiàn)：在中短壽命區(qū),縱、橫方向材料的疲勞強度差異很��；而在長壽命區(qū),縱向的疲勞強度略大于橫向。對光滑與缺口試樣疲勞斷口的顯微觀察發(fā)現(xiàn)：葉根縱、橫取向光滑試樣的裂紋均源于試樣表面,且為單源萌生機制；而在缺口試樣表面具有多個疲勞臺階,呈現(xiàn)出典型的多源裂紋萌生特征。對比光滑和缺口試樣的S-N曲線進一步發(fā)現(xiàn)：隨著疲勞壽命的增加,缺口對疲勞強度的縮減作用變得明顯。針對疲勞缺口效應(yīng),本文還建立了葉根縱、橫方向上疲勞缺口系數(shù)(Kf)與缺口敏感性指標(q)隨疲勞壽命(Nf)變化的關(guān)系式。結(jié)果表明：隨著應(yīng)力水平降低(或疲勞壽命增加),葉根縱、橫方向材料的疲勞缺口系數(shù)(Kf)均呈現(xiàn)增加并逐漸趨近于理論應(yīng)力集中系數(shù)(Kt),相應(yīng)的缺口敏感度指標(q)逐漸趨近1。這說明在低應(yīng)力水平下,該葉片材料將表現(xiàn)出較為顯著的缺口敏感性。結(jié)合缺口根部彈塑性變形的有限元模擬,本文還檢驗了葉等提出的Kf計算模型的精度。結(jié)果表明：在四種應(yīng)力水平(包括高、低應(yīng)力水平)下,估算值和試驗值的相對誤差在10%以內(nèi)。因此,該計算模型可推薦為葉根疲勞缺口系數(shù)的近似估算公式�；谌~片的損傷容限設(shè)計方法,本文開展了葉根縱、橫方向XCrXNiXXX沉淀硬化不銹鋼的疲勞裂紋擴展試驗,獲得了兩種方向上材料的疲勞裂紋擴展門檻值以及裂紋擴展速率曲線。結(jié)果表明：葉根橫向疲勞裂紋擴展門檻略大于縱向；而葉根縱、橫方向的疲勞裂紋擴展速率曲線基本一致,Paris模型和Walker模型對兩者均可很好地描述。結(jié)合Matsueda等人建立的缺口試樣疲勞極限(σw,)與疲勞裂紋門檻值(ΔKth)之間的經(jīng)驗?zāi)Ｐ?本文還進一步檢驗了該模型對XCrXNiXXX不銹鋼疲勞裂紋門檻值估算的適用性。結(jié)果表明：ΔKth估算值和試驗值的誤差保持在15%以內(nèi)。因此,作為初步設(shè)計,Matsueda公式也可作為葉片葉根疲勞裂紋擴展門檻值的近似估算公式。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK263.3

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 倪永君;王志軍;孫毓銘;;汽輪機末級長葉片水蝕的初步研究[J];汽輪機技術(shù);2008年01期

2 孫璽淼;董學智;王松濤;王仲奇;;用于汽輪機末級長葉片優(yōu)化的前處理方法[J];汽輪機技術(shù);2008年04期

3 王恭義;程凱;楊建道;彭澤瑛;;800mm末級長葉片疲勞特性分析與壽命預(yù)估[J];熱力透平;2013年01期

4 汪洋;東芝公司研制成功全轉(zhuǎn)速1067毫米末級長葉片[J];動力工程;1982年04期

5 馬義良;韓春雷;;高阻尼末級長葉片調(diào)頻方法研究[J];汽輪機技術(shù);2013年03期

6 王仲博;小容積流量下汽輪機末級長葉片可靠性的試驗研究[J];中國電機工程學報;1987年04期

7 鄭云之;;汽輪機末級長葉片的發(fā)展[J];上海汽輪機;1987年04期

8 周韻笙;翔昱;;日本52英寸低壓缸末級長葉片[J];東方電氣評論;1990年02期

9 王仲博;;干式冷卻系統(tǒng)汽輪機低壓末級長葉片運行特點及分析[J];熱力發(fā)電;1992年05期

10 李遠錫;;大容量火電汽輪機低壓缸末級長葉片的研究與探討[J];東方電氣評論;1992年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 謝永慧;張荻;豐鎮(zhèn)平;;汽輪機特大型末級長葉片強度振動研究進展[A];中國動力工程學會透平專業(yè)委員會2007年學術(shù)研討會論文集[C];2007年

2 顧璐寅;王恭義;楊銳;程凱;余德啟;楊建道;;空冷820mm低壓末級長葉片強度振動有限元分析[A];中國動力工程學會透平專業(yè)委員會2013年學術(shù)研討會論文集[C];2013年

3 程凱;彭澤瑛;;末級長葉片幾何參數(shù)對汽輪機流場氣動特性的影響[A];中國動力工程學會透平專業(yè)委員會2008年學術(shù)研討會論文集[C];2008年

4 王恭義;程凱;楊建道;彭澤瑛;;800mm長葉片疲勞壽命預(yù)估與分析[A];中國動力工程學會透平專業(yè)委員會2012年學術(shù)研討會論文集[C];2012年

5 康磊;付興偉;丁化文;張昊然;韋俊;楊長柱;;船用透平末級長葉片振動性能研究[A];第11屆全國轉(zhuǎn)子動力學學術(shù)討論會（ROTDYN2014）論文集（上冊）[C];2014年

6 謝永慧;張荻;;大功率汽輪機末級長葉片三維動態(tài)應(yīng)力及服役壽命研究[A];中國動力工程學會第三屆青年學術(shù)年會論文集[C];2005年

7 程凱;王恭義;彭澤瑛;陽虹;何阿平;豐鎮(zhèn)平;;運用現(xiàn)代CAE工具開發(fā)大容量汽輪機的關(guān)鍵部件——末級長葉片[A];中國動力工程學會透平專業(yè)委員會2011年學術(shù)研討會論文集[C];2011年

8 景偉;楊銳;楊建道;彭澤瑛;;核電半速1710mm末級長葉片靜葉氣動優(yōu)化[A];中國動力工程學會透平專業(yè)委員會2013年學術(shù)研討會論文集[C];2013年

9 顧璐寅;王恭義;楊銳;程凱;余德啟;楊建道;;空冷820mm低壓末級長葉片強度振動有限元分析[A];中國動力工程學會透平專業(yè)委員會2013年學術(shù)研討會——S03渦輪葉片設(shè)計、分析和研究論文集[C];2013年

10 景偉;楊銳;楊建道;彭澤瑛;;核電半速1710mm末級長葉片靜葉氣動優(yōu)化[A];中國動力工程學會透平專業(yè)委員會2013年學術(shù)研討會——S03渦輪葉片設(shè)計、分析和研究論文集[C];2013年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 明貴棟;上汽輪機910mm空冷末級長葉片通過評審[N];中國工業(yè)報;2007年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 胡兆輝;某新型核電汽輪機末級長葉片不銹鋼的疲勞斷裂力學行為研究[D];浙江大學;2016年

，

本文編號：1217309