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文檔簡介
1、葉輪作為大型機械裝備壓縮機中的核心部件,對其進行準確的壽命預測以及可靠性評價不僅能夠提高設備的使用效率、降低成本、節(jié)約能耗,同時葉輪的疲勞壽命及可靠性研究成果能夠為葉輪“主動再制造”時機選擇提供支持。然而,由于葉輪制造成本較高、運行工況復雜,針對其疲勞失效研究的退化試驗以及運行狀態(tài)監(jiān)測數(shù)據較少。因此,本文針對某大型壓縮機葉輪,基于葉輪模型有限元分析與葉輪材料疲勞試驗,通過將材料參數(shù)、運行參數(shù)與應力壽命模型相結合的方法,建立了葉輪的疲勞壽
2、命預測模型及可靠性評價模型,進而獲得了葉輪的疲勞壽命值和運行可靠性曲線。
首先,本文針對某大型壓縮機開式葉輪進行了有限元建模分析。模擬工況,通過對葉輪施加離心載荷與氣動載荷,獲得了正常葉輪運行的應力集中區(qū)域及其應力值;之后,在葉輪葉片頂部建立不同深度的裂紋模型并施加相同的載荷,獲得了在工況下,不同深度裂紋尖端的應力值。與此同時,本文還分別對正常葉輪和含有裂紋葉輪進行模態(tài)分析,獲得了兩者的自振頻率。
然后,本文介紹了葉
3、輪材料FV520B試件的超聲波疲勞試驗,并將試驗所得的材料疲勞壽命根據葉輪的結構及材料特性轉化為葉輪的試驗疲勞壽命。之后,本文根據葉輪材料特性分析獲得的材料參數(shù)與葉輪有限元分析獲得的運行參數(shù)代入葉輪應力壽命模型中,獲得了葉輪的疲勞壽命計算模型;將模型計算結果與葉輪的試驗結果進行比較,驗證了該模型的準確性。此外,本文應用材料裂紋擴展壽命計算公式計算了含有裂紋葉輪的裂紋擴展壽命,使葉輪疲勞失效過程符合高周疲勞失效的特征的結論得到了驗證。
4、r> 最后,本文結合試驗數(shù)據,運用極大似然估計方法,將葉輪疲勞壽命預測模型中的不定參數(shù)進行三參數(shù)威布爾分布擬合,獲得了葉輪的疲勞壽命概率分布模型,即可靠性評價模型。通過蒙特卡洛方法對模型中的葉輪疲勞壽命值進行隨機采樣,即可獲得葉輪疲勞壽命概率分布曲線及葉輪疲勞壽命的蒙特卡洛估計值;將該估計值與試驗值比較,驗證了葉輪可靠性評價模型的準確性。之后,根據葉輪疲勞壽命概率分布曲線,本文計算了在不同應力幅值下的葉輪運行可靠性曲線。
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