[發明專利]一種用于發電機結構的低周疲勞壽命分析方法

有效

• 申請號: 201711360071.2
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108228979B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 吳新亞;王庭山;賀阿亞達;李新巖;楊昔科
• 申請（專利權）人: 上海電氣電站設備有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;王婧

1.一種用于發電機結構的低周疲勞壽命分析方法，其特征在于，包括：

步驟1：根據發電機的實際結構建立有限元數值仿真模型，將材料的循環應力-應變曲線輸入發電機結構的有限元數值仿真模型，導出發電機結構所有節點在額定工況下的6個應變分量，包括所有節點在額定工況下x向主應變分量ε_x、y向主應變分量ε_y、z向主應變分量ε_z、xy向剪應變分量ε_xy、yz向剪應變分量ε_yz和zx向剪應變分量ε_zx，所有節點在靜止工況下的6個應變分量，包括所有節點在靜止工況下x向主應變分量ε_x'、y向主應變分量ε_y'、z向主應變分量ε_z'、xy向剪應變分量ε_xy'、yz向剪應變分量ε_yz'和zx向剪應變分量ε_zx'，額定工況下的等效應力(σ_eqv)_額定，靜止工況下的等效應力(σ_eqv)_靜止，第一主應力σ₁和第三主應力σ₂；

步驟2：計算應變幅和平均應力：

發電機結構在任一節點處的等效應變幅Δε的計算公式為：

式中，Δε為等效應變幅；dε_x為x向的主應變幅，dε_x＝ε_x-ε_x'；dε_y為y向的主應變幅，dε_y＝ε_y-ε_y'；dε_z為z向的主應變幅，dε_z＝ε_z-ε_z'；dε_xy、dε_yz和dε_zx分別為xy、yx、zx三個方向的剪應變幅，dε_xy＝ε_xy-ε_xy'，dε_yz＝ε_yz-ε_yz'，dε_zx＝ε_zx-ε_zx'；

發電機結構在循環交變工況下的平均應力σ_m的計算公式為：

式中，μ為修正系數，當第一主應力σ₁的絕對值大于第三主應力σ₂的絕對值，則節點處于受拉狀態，μ取值為1；反之，則節點處于受壓狀態，μ取值為-1；

步驟3：計算發電機結構在任一節點處的低周疲勞壽命N，計算公式為：

式中，E為材料彈性模量；σ_f′為疲勞強度系數；b疲勞強度指數；ε_f′疲勞塑性系數；c疲勞塑性指數；N為發電機結構在任一節點處的低周疲勞壽命。

2.如權利要求1所述的用于發電機結構的低周疲勞壽命分析方法，其特征在于，還包括：

步驟4：將發電機結構在每一節點處的低周疲勞壽命N的對數導入到步驟1中建立的有限元數值仿真模型中，并作為溫度載荷施加到對應的節點上，顯示結構的溫度載荷分布即可顯性化表示出結構的疲勞壽命分布。

3.如權利要求1所述的用于發電機結構的低周疲勞壽命分析方法，其特征在于，還包括：所述的有限元數值仿真模型采用2維的8節點等參單元或3維的20節點等參單元。