基于CPFEM的超临界汽轮机转子某精炼12Cr材料微观力学分析

发布时间：2017-10-21 03:18

  本文关键词：基于CPFEM的超临界汽轮机转子某精炼12Cr材料微观力学分析

  更多相关文章： 汽轮机转子 有限元方法 晶体塑性理论 塑性变形 微观特性

【摘要】：超临界汽轮机转子材料在高温、高压、高转速的环境下工作,使得转子容易产生不同程度的塑性变形而发生破坏。通过对超临界汽轮机转子材料微观塑性变形机制进行研究,可以得到其在整个塑性变形过程中微观组织性能的变化规律,一方面有利于对超临界汽轮机转子材料的损伤机理进行深入了解,另一方面将宏观性能与微观性能结合起来分析,将更有利于获得精准预测超临界汽轮机转子材料疲劳寿命的评价方法。晶体塑性有限元方法(Crystal Plastic Finite Element Method,CPFEM)是将晶体塑性理论与有限元方法相结合的方法,它可以从材料变形的物理机制出发,比较准确地反映材料的微观特性,目前不仅是材料领域的研究热点,也是力学领域的研究热点。本文依托于晶体学和晶体塑性理论基础,以超临界汽轮机转子某精炼12Cr材料为研究对象,采用考虑背应力的循环晶体塑性有限元模型,首先采用实际单轴拉伸试验和晶体塑性有限元模拟试算相结合的方法确定模型参数。其次,综合有限元模拟方法、晶体塑性理论、多晶三维重建等现代化技术,从微观尺度出发,根据多晶微观结构的不同,研究了一小块随机取向分布的超临界汽轮机转子某精炼12Cr材料在单轴拉伸情况下的塑性变形行为。最后,分析了影响超临界汽轮机转子某精炼12Cr材料塑性变形的主要因素:晶粒数目、加载条件、温度、加载应变率,研究表明:晶粒的数目的多少对超临界汽轮机转子材料变形后等效应力和真实应变的分布范围的影响不大,但影响其分布的均匀性;超临界汽轮机转子材料单轴拉伸变形后的等效应力分布和真实应变分布的峰值比其在同样情况下单轴压缩后的峰值要略高;随着温度的升高,超临界汽轮机转子材料单轴拉伸变形后的等效应力分布和真实应变分布的峰值越高;随着应变率的降低,超临界汽轮机转子材料单轴拉伸变形后的等效应力和真实应变的峰值越低,但是分布的均匀性不变。
【关键词】：汽轮机转子 有限元方法 晶体塑性理论 塑性变形 微观特性
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK265
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 晶体塑性有限元应用研究进展10-14
• 1.3 论文研究技术路线14-15
• 1.4 论文主要内容15-17
• 2 晶体学和晶体塑性理论基础17-30
• 2.1 晶体学基础17-21
• 2.2 晶体塑性理论基础21-29
• 2.3 本章小结29-30
• 3 晶体塑性理论在ABAQUS中的实现30-42
• 3.1 abaqus二次开发功能30
• 3.2 晶体塑性模型的增量计算过程30-38
• 3.3 晶体塑性模型建立38-40
• 3.4 模拟结果后处理40-41
• 3.5 本章小结41-42
• 4 某精炼 12Cr材料晶体塑性模型参数的确定42-60
• 4.1 某精炼 12Cr材料单轴拉伸试验42-45
• 4.2 模型参数的确定45-59
• 4.3 本章小结59-60
• 5 某精炼 12Cr材料晶体塑性有限元模拟60-75
• 5.1 模拟模型60
• 5.2 模拟结果与讨论60-65
• 5.3 影响模拟的主要因素65-74
• 5.4 本章小结74-75
• 6 全文总结与展望75-77
• 6.1 全文总结75-76
• 6.2 研究展望76-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-83
• 附录 攻读硕士学位期间参与的科研项目与发表论文83

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 安同敏;孙光玉;;上汽670MW超临界汽轮机闷缸经验[J];电力科学与工程;2008年07期

2 余永明;外高桥900MW超临界汽轮机的特点[J];上海汽轮机;2003年03期

3 王为民,王建录;高效超临界汽轮机的研究与开发[J];动力工程;2004年05期

4 刘凯;超临界汽轮机组的发展及关键技术(一)[J];江苏电机工程;2005年01期

5 顾德明;黄庆华;梁友贵;;600MW等级超临界汽轮机的设计开发[J];热力透平;2007年02期

6 麻晓峰;王玉棉;曹登云;;超临界汽轮机用9Cr钢材料开发[J];机械研究与应用;2008年06期

7 李旭;程贵兵;;600MW超临界汽轮机组调试中出现的问题及处理[J];热力透平;2009年01期

8 杨其国;;超临界汽轮机研制的关键技术及解决策略研究[J];汽轮机技术;2011年01期

9 赵胜军;管伟诗;;阿塞拜疆300MW超临界汽轮机改造[J];机械工程师;2011年07期

10 杨博;丁婷;;超临界汽轮机单顺阀切换问题的一些探讨[J];信息系统工程;2011年12期

中国重要会议论文全文数据库 前6条

1 朱立彤;杨寿敏;赵毅;;国产600MW超临界汽轮机性能初探[A];2009年中国动力工程学会透平专业委员会2009年学术研讨会论文集[C];2009年

2 安同敏;孙光玉;;上汽670MW超临界汽轮机闷缸经验介绍[A];全国火电大机组（600MW级）竞赛第十二届年会论文集（上册）[C];2008年

3 高满生;;600MW超临界汽轮机组性能考核试验[A];2007年鄂、皖、苏、冀四省电机工程学会汽轮机专业学术研讨会论文集（湖北卷）[C];2007年

4 张代新;李祥;;600MW超临界汽轮机调节级温度套管异常分析及处理[A];全国火电600MW机组技术协作会第13届年会论文集[C];2009年

5 任平;;600MW超临界汽轮机高压内缸开裂原因分析及修复[A];第九届电站金属材料学术年会论文集（第二卷）[C];2011年

6 彭若谷;祁伟;;凤台电厂2号机汽缸变形分析与处理[A];全国火电600MWe级机组能效对标及竞赛第十四届年会论文集[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 王东民邋记者 王方遒;哈汽签下国内同业最大订单[N];哈尔滨日报;2007年

2 通讯员 刘凤霞;潍坊发电闷缸技术开“先河”[N];中国电力报;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 毛雪平;超临界汽轮机转子材料特性的实验研究[D];华北电力大学（北京）;2003年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 宁方华;基于CPFEM的超临界汽轮机转子某精炼12Cr材料微观力学分析[D];华中科技大学;2015年

2 郭晶晶;国产600MW超临界汽轮机转子寿命研究[D];华北电力大学（北京）;2011年

3 朱伟民;超临界汽轮机及其调速系统建模及其参数辨识[D];华北电力大学;2012年

，

本文编号：1070974