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随着电力工业的发展,人们对汽轮机关键零部件叶片的强度、寿命提出了更高的要求。汽轮机的实际运行状况表明疲劳破坏是叶片的主要失效方式,但汽轮机叶片不仅结构复杂且运行条件恶劣、受力难以定性描述,这些都增加了叶片寿命问题的研究难度,有限元分析方法是一种可用的疲劳分析方法,用它来研究叶片的疲劳性能,对叶片的设计、制造、优化和评估具有重要的意义。以国产135MW/100MW汽轮机易出现故障的叶片为研究对象,结合有限元方法,利用HyperMesh、Ansys等软件计算出叶片的静动应力,提出了一种结合有限元仿真分析和疲劳寿命理论评估易损叶片的分析方法。首先计算叶片的应力,然后将计算结果导入到MSC.Fatigue软件中预测叶片的寿命,并对汽轮机易损叶片进行寿命评估,该研究工作对于叶片的设计和寿命管理具有重要指导意义和应用价值。主要的研究工作如下:1)分析得出了叶片的两种常见的疲劳破坏方式,进而研究了叶片材料的疲劳特性参数的确定方法及它们之间的相互关系,为疲劳分析提供了基础。2)针对叶片的低周疲劳,分析总结了影响其低周疲劳的两种主要载荷,即稳态蒸汽力载荷和离心力载荷,并研究了稳态蒸汽力载荷的计算方法。通过在HyperMesh和Ansys中建立了叶片的有限元模型。接着计算得出叶片的静应力分布,以所得叶片的静应力分布为基础结合叶片材料的应变疲劳特性曲线和叶片载荷谱,采用Neuber方法进行应变修正,基于Miner线性疲劳累积损伤理论对叶片进行了低周疲劳寿命分析和预测,并给出了叶片的低周疲劳寿命评估方法。3)针对叶片的高周疲劳,分析总结了影响其高周疲劳的主要载荷为蒸汽激振力。以单只叶片为研究对象,通过模态分析并运用坎贝尔图确定了叶片发生共振时的转速和频率。接着对叶片进行了谐响应分析,以扩展谐响应分析得到的叶片动应力分布为基础结合材料应力疲劳特性曲线和叶片载荷谱,采用Goodman直线进行平均应力修正,基于Miner线性疲劳累积损伤理论对叶片进行了高周疲劳寿命分析和预测。最后,给出了如何利用研究内容对叶片的高周疲劳寿命进行评估。通过研究,计算出了100MW汽轮机断裂叶片的疲劳寿命,结果与实际相符。说明研究的为叶片疲劳寿命的计算和评估提出的基于材料疲劳性能和载荷变化的有限元分析方法可靠。通过对叶片疲劳性能的分析和研究,得出了高低周疲劳性能参数及影响,对计算其他工况下的叶片寿命和管理具有一定的指导意义。