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基于CPFEM的超临界汽轮机转子某精炼12Cr材料微观力学分析-热能工程专业论文.docxVIP

基于CPFEM的超临界汽轮机转子某精炼12Cr材料微观力学分析-热能工程专业论文.docx

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独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不 包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做 出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名: 日期: 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即: 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许 论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部 分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段 保存和汇编本学位论文。 本论文属于 必威体育官网网址□, 在 年解密后适用本授权书。 不必威体育官网网址□。 (请在以上方框内打“√”) 学位论文作者签名: 指导教师签名: 日期: 年 月 日 日期: 年 月 日 华中科技 大学硕士 学 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I I 摘 要 超临界汽轮机转子材料在高温、高压、高转速的环境下工作,使得转子容易产 生不同程度的塑性变形而发生破坏。通过对超临界汽轮机转子材料微观塑性变形机 制进行研究,可以得到其在整个塑性变形过程中微观组织性能的变化规律,一方面 有利于对超临界汽轮机转子材料的损伤机理进行深入了解,另一方面将宏观性能与 微观性能结合起来分析,将更有利于获得精准预测超临界汽轮机转子材料疲劳寿命 的评价方法。晶体塑性有限元方法(Crystal Plastic Finite Element Method,CPFEM) 是将晶体塑性理论与有限元方法相结合的方法,它可以从材料变形的物理机制出发, 比较准确地反映材料的微观特性,目前不仅是材料领域的研究热点,也是力学领域 的研究热点。 本文依托于晶体学和晶体塑性理论基础,以超临界汽轮机转子某精炼 12Cr 材料 为研究对象,采用考虑背应力的循环晶体塑性有限元模型,首先采用实际单轴拉伸 试验和晶体塑性有限元模拟试算相结合的方法确定模型参数。其次,综合有限元模 拟方法、晶体塑性理论、多晶三维重建等现代化技术,从微观尺度出发,根据多晶 微观结构的不同,研究了一小块随机取向分布的超临界汽轮机转子某精炼 12Cr 材料 在单轴拉伸情况下的塑性变形行为。最后,分析了影响超临界汽轮机转子某精炼 12Cr 材料塑性变形的主要因素:晶粒数目、加载条件、温度、加载应变率,研究表 明:晶粒的数目的多少对超临界汽轮机转子材料变形后等效应力和真实应变的分布 范围的影响不大,但影响其分布的均匀性;超临界汽轮机转子材料单轴拉伸变形后 的等效应力分布和真实应变分布的峰值比其在同样情况下单轴压缩后的峰值要略高; 随着温度的升高,超临界汽轮机转子材料单轴拉伸变形后的等效应力分布和真实应 变分布的峰值越高;随着应变率的降低,超临界汽轮机转子材料单轴拉伸变形后的 等效应力和真实应变的峰值越低,但是分布的均匀性不变。 关键词:汽轮机转子 有限元方法 晶体塑性理论 塑性变形 微观特性 II II ABSTRACT Supercritical steam turbine rotor working in high temperature, high pressure and high speed makes the rotor be easy to produce different degrees of plastic deformation and finally to be damaged, through studying the microscopic plastic deformation mechanism of the material, we can get the performance variation of the material microscopic tissue during the process of plastic deformation, on the one hand, it is beneficial for the deep understanding of the damage mechanism of supercritical steam turbine rotor material, on the other hand, combining the macroscopic and microscopic properties will be more conducive to obtain accurate fatigue life evaluation method of predicting supercritical

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