基于名義應(yīng)力法的混流式轉(zhuǎn)輪葉片疲勞壽命預(yù)估仿真.pdf

1、轉(zhuǎn)輪是水輪機(jī)完成能量轉(zhuǎn)換的核心部件，轉(zhuǎn)輪葉片的貫穿性裂紋嚴(yán)重影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，葉片裂紋問(wèn)題已成為水電站急需解決的關(guān)鍵技術(shù)難題，引起各方面的高度重視。在目前的水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪設(shè)計(jì)中，大多采用的是靜強(qiáng)度校核，然而靜強(qiáng)度校核存在很大的局限性，它不能考核葉片承受交變載荷時(shí)的疲勞損傷，而造成葉片開(kāi)裂的主要原因是循環(huán)交變動(dòng)應(yīng)力和穩(wěn)定應(yīng)力對(duì)葉片材料的疲勞累積損傷引起的微裂紋和裂紋的擴(kuò)展。因此，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片的疲勞強(qiáng)度校核顯得越來(lái)越重要。
　　

2、 本文借鑒航空發(fā)動(dòng)機(jī)及汽輪機(jī)疲勞壽命預(yù)估的研究成果，以水輪機(jī)全流道三維非定常流動(dòng)數(shù)值計(jì)算及葉片運(yùn)動(dòng)微分方程有限元求解為基礎(chǔ)，并考慮水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片剛度較大的特點(diǎn)，忽略葉片幾何變形對(duì)流場(chǎng)的影響，采取網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的方式，將葉片危險(xiǎn)部位的動(dòng)水壓力加載至水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片的有限元網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)處，解決了葉片危險(xiǎn)部位動(dòng)水壓力的傳遞方式，完善了水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片動(dòng)應(yīng)力的獲取方法。
　　 基于動(dòng)應(yīng)力分析的結(jié)果，并考慮運(yùn)行工況變化頻繁引起的轉(zhuǎn)輪葉片動(dòng)應(yīng)力載荷

3、極其復(fù)雜的特點(diǎn)，開(kāi)展了適合水輪機(jī)特點(diǎn)的載荷譜研究，通過(guò)改進(jìn)傳統(tǒng)雨流計(jì)數(shù)方法，提高了水輪機(jī)載荷譜編輯效率，使其更符合水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片的動(dòng)應(yīng)力載荷。
　　 在上述工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步針對(duì)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的特點(diǎn)，充分考慮應(yīng)力集中，尺寸，表面加工以及平均應(yīng)力等影響疲勞壽命的主要因素，確定了影響疲勞壽命分析中主要因素的修正系數(shù)，建立轉(zhuǎn)輪葉片疲勞壽命預(yù)估模型與疲勞壽命的評(píng)價(jià)體系。取得的成果對(duì)于提高機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行和評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)輪的設(shè)計(jì)水平有重要的指導(dǎo)意