涡轮泵转子热固耦合疲劳特性研究

目录

第1章绪 论

1.1 课题研究背景和目的

1.2 涡轮泵工作原理及结构疲劳相关理论

1.2.1 涡轮泵工作原理

1.2.2 机械结构疲劳分类及结构寿命

1.2.3 涡轮泵转子的主要疲劳形式

1.3 相关问题的国内外研究现状

1.3.1 热变形问题的研究现状

1.3.2 疲劳特性问题的研究现状

1.4 本文的主要研究内容

1.5 本章小结

第2章涡轮泵转子热固耦合有限元仿真建模

2.1 引言

2.1.1 有限元方法概述

2.1.2 转子热固耦合问题概述

2.1.3 转子工作过程中载荷温度变化

2.2 涡轮泵转子有限元数学模型建立

2.2.1 涡轮泵转子温度场有限元方程建立

2.2.2 热固耦合基本方程

2.2.3 热应力问题的有限元方程

2.3 有限元分析的Mises应力

2.4 涡轮泵转子有限元物理模型建立

2.4.1 涡轮泵转子三维模型

2.4.2 转子模型网格划分及边界条件确定

2.5 转子模型网格无关性验证

2.6 本章小结

第3章涡轮泵转子热固耦合仿真研究

3.1 引言

3.2 材料参数

3.3 不同温度下转子固有频率和模态分析

3.4 机械载荷单独作用下的转子应力位移分析

3.4.1 不同启动时间下涡轮端监测点计算结果

3.4.2 不同启动时间下机械载荷危险部位计算结果

3.5 热载荷单独作用下的转子应力位移和温度场分析

3.5.1 环境温度恒定计算结果

3.5.2 环境温度恒定与环境温度变化计算结果对比

3.6 热载荷与机械载荷共同作用下转子应力位移和温度场分析

3.6.1 完全热固耦合计算结果

3.6.2 顺序热固耦合与完全热固耦合计算结果对比

3.7 本章小结

第4章涡轮泵转子启动过程低周疲劳寿命预估

4.1 引言

4.2 低周疲劳裂纹萌生寿命预估典型算例

4.2.1 低周疲劳裂纹萌生寿命预估方法

4.2.2 低周疲劳裂纹萌生寿命典型算例

4.3 非对称循环计数法预估涡轮泵转子低周疲劳裂纹萌生寿命

4.3.1 转子低周疲劳寿命预估应力应变数据

4.3.2 力学性能参数的拟合

4.3.3 材料 S-N曲线

4.3.4 不同启动时间下转子低周疲劳寿命预估

4.4 转子启动过程的低周疲劳损伤计算

4.5 本章小结

第5章涡轮泵转子启动过程裂纹扩展寿命仿真预估

5.1 引言

5.2 转子危险部位模型处理

5.2.1 转子危险部位的确定

5.2.2 子模型的形成

5.2.3 插入预制裂纹

5.3 不同启动时间的裂纹扩展寿命预估

5.3.1 基于 Paris公式的转子裂纹扩展寿命预估模型

5.3.2 应力强度因子求解

5.3.3 0.5s启动时的裂纹扩展寿命

5.3.4 1.0s启动时的裂纹扩展寿命

5.3.5 1.5s启动时的裂纹扩展寿命

5.3.6 2.0s启动时的裂纹扩展寿命

5.3.7 不同启动时间的裂纹扩展寿命对比

5.4 不同预制裂纹深度的裂纹扩展寿命预估

5.4.1 不同预制裂纹深度的应力强度因子对比分析

5.4.2 不同预制裂纹深度的扩展速率及寿命对比分析

5.5 本章小结

结论

展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

声明

致谢