[發(fā)明專利]一種用于發(fā)電機結構的低周疲勞壽命分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711360071.2
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108228979B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)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

本發(fā)明提供了一種用于發(fā)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：將材料的循環(huán)應力?應變曲線輸入發(fā)電機結構的有限元數(shù)值仿真模型，導出發(fā)電機結構所有節(jié)點在額定工況下的應變分量、在靜止工況下的應變分量、額定工況下的等效應力、靜止工況下的等效應力、第一主應力和第三主應力；步驟2：計算應變幅和平均應力；步驟3：計算發(fā)電機結構在任一節(jié)點處的低周疲勞壽命N。本發(fā)明提供了一種適用于多種發(fā)電機結構、計算精準、操作簡單、可實現(xiàn)計算方法與流程標準化的發(fā)電機結構低周疲勞壽命分析方法。

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于發(fā)電機結構的低周疲勞壽命分析方法，適用于發(fā)電機與大型電機，屬于發(fā)電機的結構分析技術領域。

背景技術

電網(wǎng)對電廠發(fā)電能力的動態(tài)調(diào)整，發(fā)電機設備定期或非定期維護，都需要對設備進行起停，這使得護環(huán)、轉子端部齒、磁極引線和引水拐腳等很多部件將承受由頻繁起停機引起的低周疲勞載荷。如果這些部件在設計安全壽命內(nèi)發(fā)生疲勞斷裂破壞將會給安全生產(chǎn)帶來不可估量的損失。雖然疲勞損傷是一個連續(xù)的過程，但對損傷的在線監(jiān)測或維修檢測卻都非常困難或不可能。此外，疲勞的發(fā)生經(jīng)常具有突然性。因此，在發(fā)電機結構設計時，必須對發(fā)電機轉子各部件進行低周疲勞壽命分析，以保證發(fā)電機的正常穩(wěn)定運行。

以往的發(fā)電機結構低周疲勞壽命計算采用的都是疲勞理論的經(jīng)典手工公式算法。即，采用解析公式或有限元數(shù)值計算得到結構在各工況下的應力、應變，再采用局部應力-應變法對結構危險部位的局部應力-應變響應進行彈塑性修正，最后利用應變-壽命曲線對結構的低周疲勞壽命進行評估。此種計算方法存在以下不足：(1)局部應力-應變法是以單軸應力為假設條件的，無法有效處理多軸應力問題；(2)結構的疲勞破壞危險點需要人為預判選擇，容易導致疲勞分析的偏差；(3)公式計算結構壽命未實現(xiàn)流程化分析，效率較低，且結果不夠顯性化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種適用于多種發(fā)電機結構、操作簡單、可實現(xiàn)計算方法與流程標準化的發(fā)電機結構低周疲勞壽命分析方法。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種用于發(fā)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(jù)發(fā)電機的實際結構建立有限元數(shù)值仿真模型，將材料的循環(huán)應力-應變曲線輸入發(fā)電機結構的有限元數(shù)值仿真模型，導出發(fā)電機結構所有節(jié)點在額定工況下的6個應變分量(包括所有節(jié)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(jié)點在靜止工況下的6個應變分量(包括所有節(jié)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(fā)電機結構在任一節(jié)點處的等效應變幅Δε的計算公式為：