30Cr1Mo1V转子钢应力强度因子有限元分析.pdf

第24卷第 3期 电 力科 学 与技 术 学报 V01．24No．3 2009年9月 JOURNAL OFEIECTRICPOWER SCⅡ￡NCEAND TECHNOLOGY Sep．2OO9 30CrlMolV转子钢应力强度因子有限元分析 胡 敏 ，陈 荐，任延杰，何建军 (长沙理工大学能源与动力工程学院能源高效清洁利用湖南省普通高等学校重点实验室，湖南 长沙 410004) 摘 要：通过采用2o节点solid186退化奇异单元，利用ANSYS软件，对三维断裂参量进行计算和分析，结果表明 位移法和门只分法确定应力强度因子是可行的；对一定尺寸的紧凑拉伸试样三维裂纹进行分析，得出30CrlMolV 转子钢裂纹尖端 随裂纹长度和载荷水平改变时的变化规律，为研究汽轮机转子裂纹扩展规律提供了合理、有效 的方法． 关 键 词：三维裂纹；奇异单元；应力强度因子；．，积分；30CrlMolV 中图分类号：TK265 文献标识码 ：A 文章编号 ：1673-9140(2009)03-0072-05 FEM basedstressintensityfactoranalysisforrotorsteel30CrlM olV HUMin，CHENJian，PENYan-jie，HEJian-jun (HunanProvinceCollegesKeyLaboratoryofEnergyHigh-EfficiencyCleanUsage，SchoolofEnergyand PowerEngineering，ChangshaUniversityofScienceandTechnology，Changsha410004，China) Abstract：Three—dimensionalfractureparametersarecalculatedandanalyzedusingthedegeneratedsingu— larelementof20一nodesolid186byhteANSYSsoftwareinhtispaper．Resultsshow htathtedisplacement methodandtheJintegralmethodarefeasibletoobtainstressintensityfactor．3一D crackofacompact tension(CT)specimenwihtconcretesizeisalsoanalyzed．ThelawforhtestressintensityfactorKIvafia— tionathtecracktipofrotorsteel30CrlMolV wiht htecracklengthandhteloadlevelchangingisob— mined．Itprovidesareasonableandeffectivemethodofrstudyingonhtecrackpropagationlaw． Keywords：3一Dcrack；singularelement；stressintensityfactor；Jintegral；30CrlMolV 汽轮机转子是汽轮机组的关键部件，汽轮机运 坏，严重影响电厂的经济安全运行． 行时转子在高转速、高温、高压及蒸汽环境等恶劣条 要确定裂纹转子能否继续安全使用，最重要的 件下工作，其受力情况复杂，结构上应力集 中部位 就是判断裂纹是否会失稳扩展．由于应用传统的经 多，易萌生低周疲劳裂纹，若不采取相应措施，在交 典力学理论已无法解释裂纹的扩展和失稳扩展的规 变载荷作用下，裂纹进一步扩展，最终导致疲劳破 律，因此需要借助断裂力学的手段…．在断裂力学 收稿 日期：2009-08-15 基金项 目：国家 自然科学基金(