高温复杂疲劳工况下10%Cr钢寿命特性

发布时间：2021-06-06 00:25

　　汽轮机转子等高温零部件在工作环境下经常受到高低周复合疲劳载荷,高低周疲劳交互作用时,机组寿命会大幅下降。为评价高温复杂疲劳工况下转子钢的寿命特性,分别进行了低周疲劳实验、高周疲劳实验及高低周复合疲劳实验,并分析了各实验工况下的寿命特性。通过对应变与寿命的关系进行分析,发现高低周复合疲劳应变幅比与寿命比在双对数坐标下呈幂函数关系,并以此提出一种研究高低周复合疲劳寿命的新方法。 

【文章来源】：科学技术与工程. 2020,20(20)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

不同温度下的低周疲劳寿命曲线

高周疲劳实验分别在300 ℃和600 ℃下进行,该温度是先进汽轮机组的冷启动温度和稳定运行温度。实验结果如图2所示,高周疲劳循环数随载荷应力幅的增大而减小,随温度的增高而降低。图2中箭头表示实验正在进行中,带有台阶型箭头表示实验进行到一定循环后还未出现裂纹,载荷提升10%后继续进行。另外,开展高温高频疲劳实验,除了可以表征热力设备材料的高周疲劳特性,还可以用于图1中所示的辅助低周疲劳特性曲线向低载荷区域外推研究[24]。图3 高低周复合疲劳与高周、低周疲劳对比

图2 不同温度下的高周疲劳寿命曲线图3所示为叠加50 Hz频率高频振动载荷的高低周复合疲劳寿命特征曲线[2],其中纵坐标表示的为载荷谱中低周应变幅。在完全相同的高低周复合载荷谱下,疲劳寿命随温度的升高而降低。如果所叠加的高频振幅的载荷相同,疲劳寿命随着低周振幅的升高而增大[图3(a)]。相对于纯低周疲劳,即使所叠加的高频振动振幅很小,疲劳寿命也会大幅缩短,且寿命缩短可高达100倍[图3(b)]。两种情况下的复合疲劳寿命都小于相应的纯高周、纯低周疲劳振幅时的低周疲劳寿命。与此同时,如果在相同的低周振幅下,疲劳寿命随所叠加的高频振幅的增大而缩短。由此可见,在低周载荷上所叠加的高频振幅与低周应变幅之比,即相对应变幅ΔεHCF/ΔεLCF,与相应低周疲劳寿命的缩短量成反比关系。

【参考文献】：
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硕士论文
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本文编号：3213207