舰用汽轮机转子始裂寿命研究.pdf

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1、第38卷第7期舰船科学技术Vol.38,No.72016年7月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYJul.,2016舰用汽轮机转子始裂寿命研究江能军(海装装备采购中心，北京100071)摘要:对转子裂纹形成寿命（始裂寿命）进行研究，为汽轮机转子的设计提供支撑，比较已建立的转子始裂寿命估算模型。在此基础上以某型舰用转子材料34CrNiMo钢为实例，采用间接评价法进行计算并作出转子的表面均不会有裂纹萌生可能的分析，证明某型舰用转子材料选用合理。关键词：舰用汽轮机；转子；始裂寿命中图分类号：TK263文献标识码：A文章

2、编号：1672–7619(2016)07–0068–03doi：10.3404/j.issn.1672–7619.2016.07.015Researchonlifeofcrack-beginningofwarshipsteamturbinerotorJIANGNeng-jun(EquipmentProcurementCenterofNavalEquipmentMinistry,Beijing100071,China)Abstract:Thecracklifeofrotor(crack-beginning)isstudiedi

3、nthispapersupportingthedesignofturbinerotor.Theestimationmodelofcrackinitiationlifeoftotorislucubratedandcompared,basedonwhichacertaiptypeofwarshiprotormaterial34CrNiMosteeliscalculatedwithindirectevaluationmethodandconcludesthatnocrackwillengenderinthesurfaceofrot

4、or,whichprovesthatthechoiceofthecertaintypeofwarshiprotormaterialisreasonable.Keywords:warshipsteamturbinerotor；turbinerotor；crack-beginning0引言本文采用间接评价法来研究转子的始裂寿命。结合某型舰用汽轮机转子进行实例计算并分析。转子是舰用汽轮机组的主要部件之一。由于机组启停频繁及负荷升降的变化，转子长期在高温下工作1裂纹形成寿命预测并承受较大交变应力，结果导致转子产生脆化、疲劳裂纹形成寿

5、命（安全寿命法）可由基于温度和压和蠕变损伤。因而转子寿命是整个机组寿命的重要部力的蠕变损伤和疲劳损伤的结果来预测。转子的寿命分，对它的定寿对于保证汽轮机组安全运行具有重要损耗率用线性累积损伤理论确定（由蠕变损伤和疲劳意义。损伤的线性叠加，低于蠕变温度以下工作的转子，可转子的寿命可分为裂纹形成寿命（始裂寿命）和以不考虑蠕变影响），当其累积损伤到达小于1的某裂纹扩展寿命（扩展寿命）2部分。从国内外现有资一极限值时即表示转子产生裂纹。对于蠕变损伤寿命料来看，对转子的寿命预测可以概括为间接评价法预测，应具备蠕变断裂强度数据和蠕变断裂

6、强度实际（解析法）和直接评价法，主要研究的部位是温度较数据。低周疲劳损伤寿命，可由局部应力应变法和高的转子近汽部位和应力较高的轴孔表面或应力集中区。∆"2Nr曲线估算。间接评价法是数值计算方法（有限元、边界元）间接评价法评估转子寿命的准确性受到许多因素或近似解析公式，计算转子的温度和应力分布，然后的影响，如载荷谱的真实性、材料性能的代表性、寿根据温度、应力以及应变范围，分别用蠕变断裂温度命计算公式及疲劳累积损伤理论的科学性等。应用机和疲劳曲线求得蠕变损伤和疲劳损伤。这种方法是目械结构可靠性理论研究在国外发展较快[1]，一般

7、大型前评价转子寿命的有效方法。发电设备中都提出了可靠性指标。国内汽轮机行业也收稿日期:2015–12–01；修回日期:2016–01–15作者简介:江能军(1977–)，男，工程师，从事装备采购工作。第38卷江能军：舰用汽轮机转子始裂寿命研究·69·开展了这方面的工作。式中：f为断裂时试样的最小半径；Rf为颈缩区外部曲率半径。2转子材料疲劳裂纹起始寿命估算方法3）应变硬化指数（n）(/)()2.1始裂寿命公式n=logSfS0:2=log500"f，(6)文献[2-3]给出了根据拉伸性能和疲劳极限估算金式中S0.2为屈服强

8、度。属材料疲劳裂纹起始寿命的公式和方法。实验结果表4）理论应变疲劳极限（∆"c）明，疲劳裂纹起始寿命公式以及估算方法有效。//∆"=2SE"103:5,(7)始裂寿命公式Ni为：c1f22N=C
[∆S1+n(∆S)1+n]2，式中：S–1为应力比为R=–1时的疲劳极限，可由材料i