[發明專利]重型燃氣輪機透平葉片熱疲勞壽命分析方法及試驗系統

在審

• 申請號: 202010790219.1
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN112098058A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 徐佳敏;劉網扣;江路毅;范雪飛;高升;劉傳亮;蔣俊;肖玥;溫廷英
• 申請（專利權）人: 上海發電設備成套設計研究院有限責任公司
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00;G01M15/14
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 胡彬

1.一種重型燃氣輪機透平葉片熱疲勞壽命分析方法，其特征在于，包括如下步驟：

A、對重型燃氣輪機透平葉片進行熱疲勞壽命試驗；

B、計算低周疲勞裂紋萌生壽命：根據步驟A中的熱疲勞壽命試驗結果，確定試驗循環中的最大應變ε_max和最小應變ε_min，根據最大應變ε_max和最小應變ε_min確定低周疲勞循環次數N，低周疲勞循環次數N即透平葉片的低周疲勞裂紋萌生壽命；

C、計算蠕變疲勞裂紋萌生壽命：根據步驟A中的熱疲勞壽命試驗結果，讀取透平葉片表面穩定蠕變等效應力σ_c，根據穩定蠕變等效應力σ_c計算透平葉片的蠕變疲勞裂紋萌生壽命τ_R；

D、根據低周疲勞循環次數N計算低周疲勞裂紋萌生壽命累積損耗E_N0；

E、根據透平葉片蠕變疲勞裂紋萌生壽命τ_R計算蠕變裂紋萌生壽命累積損耗E_t0；

F、根據低周疲勞裂紋萌生壽命累積損耗E_N0和蠕變裂紋萌生壽命累積損耗E_t0計算裂紋萌生壽命累積損耗E，通過裂紋萌生壽命累積損耗E計算裂紋萌生壽命τ_CL。

2.根據權利要求1所述的重型燃氣輪機透平葉片熱疲勞壽命分析方法，其特征在于，所述步驟B具體包括：

B1、根據步驟A中的熱疲勞壽命試驗結果，讀取試驗循環中的最大應變ε_max和最小應變ε_min；

B2、計算循環應變幅ε_a：

B3、計算循環的等效應變幅ε_a，eq：

C_q，表示材料缺口敏感性修正系數；

μ，表示低周疲勞裂紋萌生壽命曲線試驗溫度下材料的泊松比；

E，表示低周疲勞裂紋萌生壽命曲線試驗溫度下材料的彈性模量；

σ_-1，表示低周疲勞裂紋萌生壽命曲線試驗溫度下材料的疲勞極限；

表示低周疲勞裂紋萌生壽命曲線試驗溫度下材料的持久強度；

σ_N，表示對稱循環的疲勞極限；

表示考慮持久強度因素的修正值；

B4、由循環的等效應變幅ε_a，eq查低周疲勞裂紋萌生壽命ε-N曲線，能確定低周疲勞循環次數N，低周疲勞循環次數N即透平葉片的低周疲勞裂紋萌生壽命。

3.根據權利要求2所述的重型燃氣輪機透平葉片熱疲勞壽命分析方法，其特征在于，所述步驟C具體包括：

C1、根據步驟A中的熱疲勞壽命試驗結果，讀取透平葉片表面穩定蠕變等效應力σ_C；

C2、根據穩定蠕變等效應力σ_C和工作溫度，采用Larson-Miller公式，計算出材料斷裂時間t_r；

C3、確定安全系數n_t，對于轉動部件，n_t＝3，對于靜止部件，n_t＝2；

C4、計算透平葉片蠕變疲勞裂紋萌生壽命τ_R：

4.根據權利要求3所述的重型燃氣輪機透平葉片熱疲勞壽命分析方法，其特征在于，所述步驟D具體包括：

采用Palmgren-Miner壽命損耗線性疊加法則，按照以下公式計算低周疲勞裂紋萌生壽命累積損耗E_N0：

n_i，表示循環啟動次數；

N_i，表示低周疲勞裂紋萌生壽命。

5.根據權利要求4所述的重型燃氣輪機透平葉片熱疲勞壽命分析方法，其特征在于，所述步驟E具體包括：

按照以下公式計算蠕變裂紋萌生壽命累積損耗E_t0：

t_i，表示預定溫度下的累計運行小時數；

τ_Ri，表示預定溫度下工作的蠕變裂紋萌生壽命。