低周疲劳过程损伤变量的复合分析法和三阶段损伤演化模型.pdf

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1、第51卷第10期机械工程学报Vl01．51NO．102015年5月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGMay2015DoI：1O．3901，JME．2015．10．086低周疲劳过程损伤变量的复合分析法和三阶段损伤演化模型半吴健栋蔡志鹏汤之南李克俭王梁潘际銮霍鑫2许晓进2(1．清华大学机械工程系北京100084；2．上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂上海200240)摘要：采用疲劳损伤力学的方法分析NiCrMoV钢核电汽轮机低压焊接转子1：1模拟件接头低周疲劳过程，针对损伤变量表征方法中的弹性模量法和

2、应力幅值法应用的局限性，并考虑循环前期循环软化造成的材料的损伤，提出适用于循环软化材料的低周疲劳全过程损伤变量表征的复合分析法，提高了疲劳过程各阶段材料损伤测量的准确性；提出低周疲劳损伤过程的三阶段损伤模型，将焊接接头的疲劳损伤过程分为应力松弛、微空洞和微裂纹的萌生和扩展以及宏观裂纹的萌生和扩展三个阶段，并用于分析焊接接头的低周疲劳损伤过程。试验结果表明，在NiCrMoV钢汽轮机低压焊接转子接头的低周疲劳损伤过程分析中，采用复合分析法表征损伤变量较弹性模量法和应力幅值法更为合理，且三阶段疲劳损伤模型能很好地反映疲劳损伤过程。关

3、键词：NiCrMoV；汽轮机转子；焊接接头；低周疲劳；循环软化；损伤变量；损伤模型中图分类号：O7CombinationAnalyzingMethodtoCharacterizeDamageVariableandThreeStageModelofFatigueDamageinLow—cycleFatigueWUJiandongCAIZhipengTANGZhinanLIKejianWANGLiangPANJiluanHUOXinXUXiaojin2(1．DepartmentofMechanicalEngineering，Tsi

4、nghuaUniversity,Beijing100084；2．ProcessDepartmentofTurbineWorks，ShanghaiElectricPowerGenerationEquipmentCo．，Ltd．，Shanghai200240)Abstract：Thefatiguedamagemechanicsisusedtoanalyzethelow—cyclefatigueprocessof1：lsimulatedsampleofNiCrMoVsteelnuclearturbineLPweldedrotor~A

5、combinationanalyzingmethod(CAM)ispresentedforthelimitationsofelasticmodulusmethod(EM)andstressamplitudemethod(SAM)onthedefinitionoffatiguedamagevariable，whichconsidersmaterialdamageduringcyclicsofteningandappliestolow-cyclefatigueofcyclicsofteningmaterialsandimprove

6、stheaccuracyofdamagemeas~ementoffatigueprocess．Anewfatiguedamagemodel-threestagemodeloffatiguedamage(TSM—FD)isalsoproposedtoanalyzethelow-cyclefatigueprocessofweldedjoint，whichdividesfatigueprocessofweldedjointintothreestages，asstressrelaxation，initiationandpropagat

7、ionofmicroholeandcrackandinitiationandpropagationofmacrocrack．Theresultsshowthat，inlow—cyclefatigueanalysisofNiCrMOVsteelnuclearturbineLPweldedrotor,CAMismorereasonablethanEMandSAMtocharacterizedamagevariable，andTSM-FDCanwelldescribetheevolutionoffatiguedamage．Keywo

8、rds：NiCrMoV：steamturbinerotor；weldedjoint；low-cyclefatigue；cyclicsoftening；fatiguedamagevariable；fatiguedamagemodel性的关键构件，长期运行在复杂交变应力的作用下。