基于子模型法的轮盘轮缘低周疲劳寿命评估

发布时间：2024-06-03 03:00

　　燃气轮机叶盘结构复杂,对含所有细节结构的模型进行强度和疲劳分析,需要划分巨量网格并耗费大量计算资源。为此,在简化结构的叶盘整体模型的应力和温度场模拟结果基础上,引入子模型法创建轮缘子模型,用插值法获取子模型所需边界条件,进而分析计算轮缘局部结构的弹塑性应力应变,并基于剪切平面法的Fatemi-Socie方法评估轮缘低周疲劳寿命。子模型与整体模型评估的对比分析结果表明子模型方法能够充分反映轮缘上细节特征的影响,对低周疲劳寿命的评估更为准确。该方法能够为燃气轮机轮盘结构设计分析提供指导。

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【部分图文】：

图1基于子模型法的轮缘低周疲劳分析流程

利用子模型法进行轮缘低周疲劳寿命分析流程如图1所示。流程中点划线框出的部分为子模型法应用的新增部分，基本步骤为:

图2整体叶盘几何模型及网格模型

为简化整体计算模型，选取一只叶片及其对应的轮盘扇区，采用周期对称方法来模拟整个叶盘，同时对轮缘区域的细节特征进行简化，具体几何模型和网格模型如图2所示。采用SOLID186和SOLID187单元进行网格划分，模型节点总数约为23万。叶片材料参数为线弹性模型，通过Chaboche弹....

图3整体叶盘温度场结果云图

因为轮盘轮缘是本文的主要研究对象，故结果不再展示叶片的结果。根据经验，在进行两次正常载荷启停模拟后叶片的应力应变趋于稳定。图5为载荷步F的轮盘总变形结果，从图中可以看出，轮盘受离心力载荷和温度场累积影响，变形量沿轮盘径向增大。图6为载荷步F的轮盘应力结果，最大应力为447.6M....

图4强度分析转速载荷历程

图3整体叶盘温度场结果云图图5载荷步F的轮盘总变形结果

本文编号：3988071