汽轮机长叶片弹塑性分析及局部应变疲劳研究

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1、丈－＇ｉｌ嫂大爱ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士室位正文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ汽轮机长叶片弹塑性分析及局部应变疲劳研究／学科专业作者姓名Ｍｍ指导教师李明讲师答辩日期．．，硕士学位论文汽轮机长叶片弹塑性分析及局部应变疲劳研究－ＴｈｅＥｌａｓｔｉｃＰｌａｓｔｉｃａｎｄＳｔｒａｉｎＦａｔｉｕｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅＳｔｅａｍｇＴｕｒｂｉｎｅＢｌａｄｅ作者

2、姓名：钱志强学科、专业：计算力学２０３２２学号：２１１指导教师：允战教授李明讲师完成日期：２０１５年５月大遠理工大含ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中巳经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体巳经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研

3、究所做的贡献均巳在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任《学位论文题目：襄放發供４系列务叫為作者签名：日期：年６月ｋ仇１广日大连ａｘ大学硕士学位论文摘要汽轮机作为现代工业中重要的旋转动力设备，涉及的行业相当广泛，例如在发电、一航运中的使用，其制造和研发能力是个国家科学技术和工业装备技术发展的标志之一。汽轮机长期工作在高温、高压环境，停机和启动过程中温度和受力变化很大，叶片容易出现裂纹。汽轮机运作时，裂纹扩展将导致寿命大幅降低，

4、并威胁安全运行。所以汽轮机叶片的强度分析与疲劳寿命计算研宄是汽轮机生产制造和安全评估的重要内容。随着有限元计算的迅速发展，有限元数值模拟不仅可以克服大型构件实验中的诸多困难，并大大节约设计时间和设计代价。本文针对汽轮机叶片安全评定，使用有限元软件研究了汽轮机叶片在不同转速下的弹塑性分析相关问题，在相应转速下疲劳寿命分析相关问题，以及在指定寿命下估算叶片的转速问题。首先对国内外汽轮机叶片弹塑性分析、疲劳分析研宄进行了概述，总结了国内外研究现状，说明了汽轮机叶片弹塑性分析与疲劳分析在汽轮

5、机制造设计中的重要性和研宄意义。随后介绍了汽轮机叶片弹塑性分析、疲劳分析所需理论与计算方法，并对相应有限元计算方法进行了验证。弹塑性方法验证：通过受压厚壁圆筒理想弹塑性有限元分析、Ｔ型接管三通弹塑性有限元分析计算结果与文献中实例结果对比，说明了使用的弹塑性分析过程的正确。疲劳寿命方法验证：通过Ｔ字型梁疲劳寿命有限元分析计算结果与对应试件疲劳实验断裂位置对比，证实所使用寿命分析方法的正确。在对汽轮机叶片进行弹塑性有限元与疲劳有限元的整体分析研究时计算思路为：ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ划一导入Ａ

6、ＢＡＱＵＳ中设置载荷一Ｆ－Ｓａｆ分网格、边界条件、接触等，计算应力结果ｅｅ疲劳一ＡＢＡＱＵ计算Ｓ显示结果。随后针对研宄内容，如弹塑性分析，疲劳寿命分析，影响因素对疲劳寿命的影响进行了计算研宄并给出了相应的结论，最后研究了在指定寿命下估算叶片的转速的方法。研宄计算结果显示，在汽轮机运行时，汽轮机叶片根部和围带应力较大，部分区域，范围并不是很大，进入塑性；相应的汽轮机叶片根部的疲劳寿命较低主要是由于应力集中导致，并且研宄显示尺寸因素对汽轮机疲劳寿命影响较大；指定叶片的设计寿命为３０年，发

7、现叶片在３３００ｒ／ｉｎｉｎ左右运行是合适的。关键词：汽轮机叶片；弹塑性分析；疲劳寿命分析；疲劳寿命校核汽轮机长叶片弹塑性分析及局部应变疲劳研究ＴｈｅＥ－ｌａｓｔｉｃＰｌａｓｔｉｃａｎｄＳｔｒａｉｎＦａｔｉｇｕｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅＳｔｅａｍＴｕｒｂｉｎｅＢｌａｄｅＡｂｓｔｒａｃｔＡｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｔａｔｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｒｙｉｎｃｕｒｒｅｎｔｉｎｄｕｓｔｒｙ，ｔｈｅｓｔｅａｍｔｕｒｂｉｎｅｈａｓｗｉｄｅａｐｐｌｉｃａｔ

8、ｉｏｎ，ｓｕｃｈａｓｐｏｗｅｒｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ｓｈｉｐｐｉｎｇ．Ｔｈｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅａｎｄｓｔｕｄｙｃａｐａｃｉｔｙｏｆｓｔｅａｍｔｕｒｂｉｎｅｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｓｉｇｎｓｆｏｒｎａｔｉｏｎａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｅｕｉｍｅｎｔｄｅｖｅｌｏｍｅｎｔ．Ｓｉｎｃｅｑｐｐｓｔｅａｍｕｒｂｉｎ