本文關(guān)鍵詞：某新型核電汽輪機(jī)末級(jí)長(zhǎng)葉片不銹鋼的疲勞斷裂力學(xué)行為研究

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

【摘要】：我國(guó)核電工業(yè)的快速發(fā)展對(duì)核電汽輪機(jī)末級(jí)長(zhǎng)葉片高度提出了新的要求。增加葉片高度可提高機(jī)組效率,但同時(shí)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(jì)中,以葉根疲勞裂紋萌生為依據(jù)的常規(guī)疲勞設(shè)計(jì)方法和以葉根疲勞裂紋擴(kuò)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(guó)產(chǎn)新型核電汽輪機(jī)末級(jí)長(zhǎng)葉片的抗疲勞設(shè)計(jì)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(yàn),目的是為該新型長(zhǎng)葉片的抗疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)和壽命預(yù)測(cè)等提供完整的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算分析模型�；谌~片的常規(guī)疲勞設(shè)計(jì)方法,本文開展了末級(jí)長(zhǎng)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(yàn),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(duì)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(duì)比葉根兩個(gè)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(qiáng)度差異很小；而在長(zhǎng)壽命區(qū),縱向的疲勞強(qiáng)度略大于橫向。對(duì)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(jī)制；而在缺口試樣表面具有多個(gè)疲勞臺(tái)階,呈現(xiàn)出典型的多源裂紋萌生特征。對(duì)比光滑和缺口試樣的S-N曲線進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)：隨著疲勞壽命的增加,缺口對(duì)疲勞強(qiáng)度的縮減作用變得明顯。針對(duì)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(biāo)(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(biāo)(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(yàn)了葉等提出的Kf計(jì)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(yàn)值的相對(duì)誤差在10%以內(nèi)。因此,該計(jì)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(jì)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(kuò)展試驗(yàn),獲得了兩種方向上材料的疲勞裂紋擴(kuò)展門檻值以及裂紋擴(kuò)展速率曲線。結(jié)果表明：葉根橫向疲勞裂紋擴(kuò)展門檻略大于縱向；而葉根縱、橫方向的疲勞裂紋擴(kuò)展速率曲線基本一致,Paris模型和Walker模型對(duì)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(yàn)?zāi)Ｐ?本文還進(jìn)一步檢驗(yàn)了該模型對(duì)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(yàn)值的誤差保持在15%以內(nèi)。因此,作為初步設(shè)計(jì),Matsueda公式也可作為葉片葉根疲勞裂紋擴(kuò)展門檻值的近似估算公式。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK263.3

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 倪永君;王志軍;孫毓銘;;汽輪機(jī)末級(jí)長(zhǎng)葉片水蝕的初步研究[J];汽輪機(jī)技術(shù);2008年01期

2 孫璽淼;董學(xué)智;王松濤;王仲奇;;用于汽輪機(jī)末級(jí)長(zhǎng)葉片優(yōu)化的前處理方法[J];汽輪機(jī)技術(shù);2008年04期

3 王恭義;程凱;楊建道;彭澤瑛;;800mm末級(jí)長(zhǎng)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(jí)長(zhǎng)葉片[J];動(dòng)力工程;1982年04期

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

6 王仲博;小容積流量下汽輪機(jī)末級(jí)長(zhǎng)葉片可靠性的試驗(yàn)研究[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);1987年04期

7 鄭云之;;汽輪機(jī)末級(jí)長(zhǎng)葉片的發(fā)展[J];上海汽輪機(jī);1987年04期

8 周韻笙;翔昱;;日本52英寸低壓缸末級(jí)長(zhǎng)葉片[J];東方電氣評(píng)論;1990年02期

9 王仲博;;干式冷卻系統(tǒng)汽輪機(jī)低壓末級(jí)長(zhǎng)葉片運(yùn)行特點(diǎn)及分析[J];熱力發(fā)電;1992年05期

10 李遠(yuǎn)錫;;大容量火電汽輪機(jī)低壓缸末級(jí)長(zhǎng)葉片的研究與探討[J];東方電氣評(píng)論;1992年01期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 謝永慧;張荻;豐鎮(zhèn)平;;汽輪機(jī)特大型末級(jí)長(zhǎng)葉片強(qiáng)度振動(dòng)研究進(jìn)展[A];中國(guó)動(dòng)力工程學(xué)會(huì)透平專業(yè)委員會(huì)2007年學(xué)術(shù)研討會(huì)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(jí)長(zhǎng)葉片強(qiáng)度振動(dòng)有限元分析[A];中國(guó)動(dòng)力工程學(xué)會(huì)透平專業(yè)委員會(huì)2013年學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2013年

3 程凱;彭澤瑛;;末級(jí)長(zhǎng)葉片幾何參數(shù)對(duì)汽輪機(jī)流場(chǎng)氣動(dòng)特性的影響[A];中國(guó)動(dòng)力工程學(xué)會(huì)透平專業(yè)委員會(huì)2008年學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

4 王恭義;程凱;楊建道;彭澤瑛;;800mm長(zhǎng)葉片疲勞壽命預(yù)估與分析[A];中國(guó)動(dòng)力工程學(xué)會(huì)透平專業(yè)委員會(huì)2012年學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2012年

5 康磊;付興偉;丁化文;張昊然;韋俊;楊長(zhǎng)柱;;船用透平末級(jí)長(zhǎng)葉片振動(dòng)性能研究[A];第11屆全國(guó)轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)討論會(huì)（ROTDYN2014）論文集（上冊(cè)）[C];2014年

6 謝永慧;張荻;;大功率汽輪機(jī)末級(jí)長(zhǎng)葉片三維動(dòng)態(tài)應(yīng)力及服役壽命研究[A];中國(guó)動(dòng)力工程學(xué)會(huì)第三屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2005年

7 程凱;王恭義;彭澤瑛;陽(yáng)虹;何阿平;豐鎮(zhèn)平;;運(yùn)用現(xiàn)代CAE工具開發(fā)大容量汽輪機(jī)的關(guān)鍵部件——末級(jí)長(zhǎng)葉片[A];中國(guó)動(dòng)力工程學(xué)會(huì)透平專業(yè)委員會(huì)2011年學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2011年

8 景偉;楊銳;楊建道;彭澤瑛;;核電半速1710mm末級(jí)長(zhǎng)葉片靜葉氣動(dòng)優(yōu)化[A];中國(guó)動(dòng)力工程學(xué)會(huì)透平專業(yè)委員會(huì)2013年學(xué)術(shù)研討會(huì)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(jí)長(zhǎng)葉片強(qiáng)度振動(dòng)有限元分析[A];中國(guó)動(dòng)力工程學(xué)會(huì)透平專業(yè)委員會(huì)2013年學(xué)術(shù)研討會(huì)——S03渦輪葉片設(shè)計(jì)、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(jí)長(zhǎng)葉片靜葉氣動(dòng)優(yōu)化[A];中國(guó)動(dòng)力工程學(xué)會(huì)透平專業(yè)委員會(huì)2013年學(xué)術(shù)研討會(huì)——S03渦輪葉片設(shè)計(jì)、分析和研究論文集[C];2013年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 明貴棟;上汽輪機(jī)910mm空冷末級(jí)長(zhǎng)葉片通過評(píng)審[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2007年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 胡兆輝;某新型核電汽輪機(jī)末級(jí)長(zhǎng)葉片不銹鋼的疲勞斷裂力學(xué)行為研究[D];浙江大學(xué);2016年

，

本文編號(hào)：1217309