壓縮機(jī)葉輪的疲勞壽命預(yù)測(cè)及可靠性評(píng)價(jià)研究.pdf

1、葉輪作為大型機(jī)械裝備壓縮機(jī)中的核心部件，對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確的壽命預(yù)測(cè)以及可靠性評(píng)價(jià)不僅能夠提高設(shè)備的使用效率、降低成本、節(jié)約能耗，同時(shí)葉輪的疲勞壽命及可靠性研究成果能夠?yàn)槿~輪“主動(dòng)再制造”時(shí)機(jī)選擇提供支持。然而，由于葉輪制造成本較高、運(yùn)行工況復(fù)雜，針對(duì)其疲勞失效研究的退化試驗(yàn)以及運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)較少。因此，本文針對(duì)某大型壓縮機(jī)葉輪，基于葉輪模型有限元分析與葉輪材料疲勞試驗(yàn)，通過將材料參數(shù)、運(yùn)行參數(shù)與應(yīng)力壽命模型相結(jié)合的方法，建立了葉輪的疲勞壽

2、命預(yù)測(cè)模型及可靠性評(píng)價(jià)模型，進(jìn)而獲得了葉輪的疲勞壽命值和運(yùn)行可靠性曲線。
　　首先，本文針對(duì)某大型壓縮機(jī)開式葉輪進(jìn)行了有限元建模分析。模擬工況，通過對(duì)葉輪施加離心載荷與氣動(dòng)載荷，獲得了正常葉輪運(yùn)行的應(yīng)力集中區(qū)域及其應(yīng)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(yīng)力值。與此同時(shí)，本文還分別對(duì)正常葉輪和含有裂紋葉輪進(jìn)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(yàn)，并將試驗(yàn)所得的材料疲勞壽命根據(jù)葉輪的結(jié)構(gòu)及材料特性轉(zhuǎn)化為葉輪的試驗(yàn)疲勞壽命。之后，本文根據(jù)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(yùn)行參數(shù)代入葉輪應(yīng)力壽命模型中，獲得了葉輪的疲勞壽命計(jì)算模型;將模型計(jì)算結(jié)果與葉輪的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證了該模型的準(zhǔn)確性。此外，本文應(yīng)用材料裂紋擴(kuò)展壽命計(jì)算公式計(jì)算了含有裂紋葉輪的裂紋擴(kuò)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(jié)論得到了驗(yàn)證。

4、r>　　最后，本文結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)，運(yùn)用極大似然估計(jì)方法，將葉輪疲勞壽命預(yù)測(cè)模型中的不定參數(shù)進(jìn)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(píng)價(jià)模型。通過蒙特卡洛方法對(duì)模型中的葉輪疲勞壽命值進(jìn)行隨機(jī)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(jì)值;將該估計(jì)值與試驗(yàn)值比較，驗(yàn)證了葉輪可靠性評(píng)價(jià)模型的準(zhǔn)確性。之后，根據(jù)葉輪疲勞壽命概率分布曲線，本文計(jì)算了在不同應(yīng)力幅值下的葉輪運(yùn)行可靠性曲線。
　　通