離心壓縮機(jī)葉輪超高周疲勞特性研究.pdf

1、大型離心壓縮機(jī)在我國具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用背景，是一種重要的能源轉(zhuǎn)換裝置。由于其工況的復(fù)雜多變，使得葉輪葉片在高速旋轉(zhuǎn)過程中承受的動(dòng)載荷不均勻性增加，導(dǎo)致葉片很容易發(fā)生疲勞失效?？紤]到壓縮機(jī)葉輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高昂，可替代性差，從節(jié)省能源和降低成本的角度出發(fā)，葉輪再制造成為一種必然要考慮的途徑。為了對(duì)葉輪再制造提供理論依據(jù)，需要掌握葉輪葉片的力學(xué)特性及其疲勞性能。然而由于離心壓縮機(jī)的服役壽命長達(dá)十多年，其葉片的疲勞屬于超高周疲勞的范疇，國內(nèi)目

2、前關(guān)于葉輪超高周疲勞的研究較少，尤其針對(duì)葉片常用材料FV520B-I高強(qiáng)度鋼超高周疲勞壽命預(yù)測的研究更是如此。因此，為了對(duì)葉輪再制造提供理論依據(jù)，對(duì)葉輪葉片的力學(xué)特性及FV520B-I高強(qiáng)度鋼的超高周疲勞特性進(jìn)行了研究。
　　文章首先利用流體分析軟件Fluent對(duì)葉輪在三種不同工況下葉片的動(dòng)載荷及應(yīng)力進(jìn)行了分析，確定了氣流擾動(dòng)對(duì)葉片平均應(yīng)力及應(yīng)力幅的影響，解釋了葉輪疲勞失效多發(fā)的原因。并利用應(yīng)力分析結(jié)果，結(jié)合斷裂損傷力學(xué)，對(duì)裂紋尖

3、端的應(yīng)力-位移場及應(yīng)力強(qiáng)度因子進(jìn)行了計(jì)算，明確了裂紋的危險(xiǎn)位置及主要類型。
　　之后以葉輪材料FV520B-I高強(qiáng)度鋼為研究對(duì)象，進(jìn)行了超聲疲勞試驗(yàn)，對(duì)葉輪超高周疲勞破壞的機(jī)理進(jìn)行了討論，分析了內(nèi)部非金屬夾雜物等微觀形貌尺寸對(duì)疲勞性能的影響，并對(duì)FV520B-I高強(qiáng)度鋼在109次的疲勞極限進(jìn)行了預(yù)測。
　　此外，結(jié)合經(jīng)典的疲勞壽命模型和疲勞相關(guān)理論，綜合考慮裂紋萌生和裂紋擴(kuò)展兩個(gè)階段，推導(dǎo)出了FV520B-I高強(qiáng)度鋼的超高周