汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子等高溫零部件在工作環(huán)境下經(jīng)常受到高低周復(fù)合疲勞載荷,高低周疲勞交互作用時(shí),機(jī)組壽命會(huì)大幅下降。為評(píng)價(jià)高溫復(fù)雜疲勞工況下轉(zhuǎn)子鋼的壽命特性,分別進(jìn)行了低周疲勞實(shí)驗(yàn)、高周疲勞實(shí)驗(yàn)及高低周復(fù)合疲勞實(shí)驗(yàn),并分析了各實(shí)驗(yàn)工況下的壽命特性。通過(guò)對(duì)應(yīng)變與壽命的關(guān)系進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)高低周復(fù)合疲勞應(yīng)變幅比與壽命比在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下呈冪函數(shù)關(guān)系,并以此提出一種研究高低周復(fù)合疲勞壽命的新方法。 

【文章來(lái)源】：科學(xué)技術(shù)與工程. 2020,20(20)北大核心

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不同溫度下的低周疲勞壽命曲線

高周疲勞實(shí)驗(yàn)分別在300 ℃和600 ℃下進(jìn)行,該溫度是先進(jìn)汽輪機(jī)組的冷啟動(dòng)溫度和穩(wěn)定運(yùn)行溫度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示,高周疲勞循環(huán)數(shù)隨載荷應(yīng)力幅的增大而減小,隨溫度的增高而降低。圖2中箭頭表示實(shí)驗(yàn)正在進(jìn)行中,帶有臺(tái)階型箭頭表示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到一定循環(huán)后還未出現(xiàn)裂紋,載荷提升10%后繼續(xù)進(jìn)行。另外,開(kāi)展高溫高頻疲勞實(shí)驗(yàn),除了可以表征熱力設(shè)備材料的高周疲勞特性,還可以用于圖1中所示的輔助低周疲勞特性曲線向低載荷區(qū)域外推研究[24]。圖3 高低周復(fù)合疲勞與高周、低周疲勞對(duì)比

圖2 不同溫度下的高周疲勞壽命曲線圖3所示為疊加50 Hz頻率高頻振動(dòng)載荷的高低周復(fù)合疲勞壽命特征曲線[2],其中縱坐標(biāo)表示的為載荷譜中低周應(yīng)變幅。在完全相同的高低周復(fù)合載荷譜下,疲勞壽命隨溫度的升高而降低。如果所疊加的高頻振幅的載荷相同,疲勞壽命隨著低周振幅的升高而增大[圖3(a)]。相對(duì)于純低周疲勞,即使所疊加的高頻振動(dòng)振幅很小,疲勞壽命也會(huì)大幅縮短,且壽命縮短可高達(dá)100倍[圖3(b)]。兩種情況下的復(fù)合疲勞壽命都小于相應(yīng)的純高周、純低周疲勞振幅時(shí)的低周疲勞壽命。與此同時(shí),如果在相同的低周振幅下,疲勞壽命隨所疊加的高頻振幅的增大而縮短。由此可見(jiàn),在低周載荷上所疊加的高頻振幅與低周應(yīng)變幅之比,即相對(duì)應(yīng)變幅ΔεHCF/ΔεLCF,與相應(yīng)低周疲勞壽命的縮短量成反比關(guān)系。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3213207