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30Cr2MoV转子钢高温低周疲劳数值模拟及损伤评价

作　者: 吕文豪
导　师: 王坤；黄树红
学　校: 华中科技大学
专　业: 热能工程
关键词: 汽轮机转子 本构模型 虚拟试验 损伤评价 能量理论
分类号: TG115.57
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


作为电厂寿命损耗最薄弱的部件之一,汽轮机转子在高温,高压,高转速的恶劣环境下工作。温度梯度,载荷波动及大的离心力的作用易使转子产生较大塑性变形,进而产生较大的寿命损耗。对转子进行精确的损伤评价意义重大。虚拟实验方法,有限元技术及能量理论的出现使得这种精确评价成为可能。使用有限元技术及虚拟实验方法可以模拟高温低周疲劳实验,取代原有的实验过程,为寿命评价提供丰富的实验数据,并大大缩短实验时间;使用能量理论进行损伤评价可以很好的描述疲劳与蠕变的耦合作用,能更为精确的评价汽轮机转子的高温低周疲劳损伤。本文依托于上述计算方法及理论,以转子钢30Cr2MoV作为研究对象,首先简单介绍了其高温蠕变及低周疲劳性能,及热弹塑和蠕变本构模型的计算原理。在此基础上使用有限元软件MSC.MARC的二次开发功能实现了该模型,并对其作了验证;其次,为了模拟高温环境下转子钢的疲劳试验,按照国家标准建立了疲劳试验的有限元模型,详细分析了试验过程中材料性能的损伤特性并加入到自定义模型,模拟了低周疲劳试验过程,并对试验结果进行了分析和验证;最后,使用高温低周疲劳试验所得的结果,结合能量损伤评价理论,建立了30Cr2MoV转子钢的损伤评价模型,使用建立的模型计算了带孔方板的损伤场,比较了不同的损伤评价方法,并分析了该模型的缺陷,为进一步完善模型提供思路。将虚拟试验技术与能量损伤评价方法结合起来,将损伤计算与力学性能进行耦合分析,将弹塑性和蠕变模型的实现与MARC二次开发功能紧密结合起来构成了本文的特色。

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属学（物理冶金） > 金属的分析试验（金属材料试验） > 机械性能（力学性能）试验 > 疲劳与蠕变试验、断裂韧性试验
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