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汽轮机转子热应力及疲劳损伤监测系统开发

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上海交通大学硕士学位答辩决议书

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 汽轮机转子热应力及疲劳寿命的研究现状

1.3 本文的研究内容

第二章 温度场和热应力场的数学模型

2.1 热应力产生机理

2.2 导热偏微分方程

2.3 一维解析递推算法模型

2.4 一维差分法模型

2.5 二维有限差分模型

2.6 转子应力合成和热应力集中

2.7 有限元模型

2.8 本章小结

第三章 有限元法实例及与几种算法的结果对比

3.1 有限元模型的边界条件

3.2 有限元模型的计算对象

3.3 有限元结果与一维解析递推算法结果的比较

3.4 有限元结果与一维差分法结果的比较

3.5 有限元结果与二维差分法结果的比较

3.6 本章小结

第四章 对二维差分算法的改进

4.1 修正前的二维差分法结果与有限元结果的比较

4.2 对体积平均温度的修正

4.3 修正后的二维差分法与有限元结果的对比

4.4 对转子轴段热应力集中系数的探讨

4.5 本章小结

第五章 疲劳寿命

5.1 产生转子裂纹的原因

5.2 计算低周疲劳寿命损耗的方法

5.3 连续介质损伤力学理论[24]

5.4 本章小结

第六章 热应力及疲劳寿命在线监测系统的开发

6.1 汽轮机转子热应力和疲劳寿命监测系统的开发

6.2 汽轮机转子热应力,疲劳寿命损耗在线监测系统简要介绍

6.3 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 全文总结

7.2 工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文

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摘要

汽轮机转子工作环境恶劣,转子在启动、停机的过程中会产生较大的热应力变化,引起低周疲劳损伤。
  本论文针对汽轮机转子的热应力和寿命监测问题开展研究,开发相应的在线监测系统,以期满足发电机组安全运行的需要。
  分别推导了汽轮机转子温度场和热应力场的一维解析递推法,一维有限差分法和二维有限差分法算法。对转子轴段进行考核计算,与有限元仿真结果进行对比,分析各算法计算结果的误差。
  针对二维有限差分法算法中对热应力计算存在的问题,采用平均节点温度计算汽轮机转子的体平均温度,对二维差分算法的公式进行了修正,提高了计算精度。针对叶轮根部的热应力集中系数计算公式,依据有限元仿真结果对公式进行了拟合修正。
  采用修正的二维有限差分法算法和修正的应力集中系数,将连续介质损伤力学模型引入到转子损伤和寿命分析中,在Visual Studio2005的平台上,利用面向对象的可视化编程语言VB.NET开发了转子热应力及疲劳寿命在线监测系统。

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