舰船燃气涡轮叶片三维热流固耦合应力应变分析及寿命预测

为提高燃气轮机的可靠性、可用性以及可维护性而进行的寿命预估与减损控制研究,需要对燃气轮机的关键零部件进行结构特性分析。对舰船燃气轮机涡轮叶片在紧急升工况载荷谱下的应力应变状态进行了三维热流固耦合有限元分析,针对典型载荷谱计算了涡轮叶片应力应变的变化规律,对涡轮叶片材料进行了控制应变试验,为叶片寿命预测提供了必要的参数。根据应力应变分析结果利用Basquin公式和Manson-Coffin公式计算了2个危险点处的疲劳裂纹起始寿命。并根据分析结果对涡轮叶片进行了寿命预测,预测结果可以作为燃气轮机使用维修的参考依据。     

旋转零件温度的无线电遥测

一、前言燃气轮机涡轮盘、动叶片和滚动轴承内环等旋转零件在工作状态下的温度,对于它们的工作可靠性、热应力场以及寿命影响很大。例如:为了提高燃气轮机的功率和效率,往往需要提高燃气温度,但是它却受到叶片材料耐高温性能的限制;又如,由涡轮盘盘面温度场可     

燃气轮机轮盘和叶片振动特性的多通道无线电遥测

在运行条件下实测燃气轮机轮盘和叶片的振动特性,是燃气轮机参数测量中最困难的问题之一。哈尔滨船用锅炉透平研究所近年来研制了高温应变片、测试环境的保护监控装置以及八通道动态应变遥测仪,并对一台大功率船用燃气轮机动力涡轮盘和叶片的振动特性进行了测试和研究。结果表明:其振动特性与理论计算基本上吻合。     

8530TEU集装箱船船舯上甲板角隅疲劳寿命预估

选择沪东中华造船（集团）有限公司即将建造的8530TEU集装箱船船舯No．5货舱区上甲板角隅为分析对象，采用半概率的设计波法，分另4计算得到在10^-4超越概率下满载状态和压载状态时该角隅边缘最大应力范围；然后根据挪威船级社规范，基于S—N曲线和Palmgren—Miner线性累积损伤理论计算该角隅的疲劳累积损伤度，并进行了疲劳寿命预估；最后，讨论了不同波浪散布图的选取对该角隅疲劳寿命计算的影响。     

预估涡轮通流特性的新方法

为了提高涡轮性能计算的数值稳定性和精度,本文提出了一种新的涡轮特性预估的数学模型。该模型适宜于从涡轮末级逐圈向上进行计算,并具有精度高、稳定性好、工作量小等优点。     

动力涡轮整体三维流场分析和验证

针对某燃气轮机四级动力涡轮采用NUMECA商业软件进行了三维黏性流场计算分析。并根据燃气轮机性能试验,提取动力涡轮特性参数,将计算得到的动力涡轮总体参数与试验得到的涡轮总体参数进行对比分析。发现其导叶采用了"后部加载"叶型及凹壁扩张与凸壁扩张相结合的子午型面技术,使其具有优良的气动性能。为分析叶冠对涡轮性能的影响,结合NUMECA软件特点,提出分块生成网格的方法,进行了单级涡轮带冠流场计算,并结合ASME的相关资料对其进行了分析。通过相关资料的分析,发现该涡轮导叶的"后部加载"特性尚不是太明显,其"后部加载"特性还有进一步"提升"的余地。为此,对涡轮第二级导叶进行了优化设计,优化后效率绝对值提高约0.5%,说明该涡轮效率还有一定的提升余地。     

燃气轮机空气系统计算方法研究及验证

以研究燃气轮机空气系统计算方法为目的,对其边界条件确定、求解方法、关键系数的确定进行一系列的研究.通过热流耦合计算方法,对燃气轮机高温叶片进行温度场计算,由此确定了冷却空气的需求量;并根据燃气轮机的高压压气机、高低压涡轮、动力涡轮各级气动参数确定了冷却空气压力及抽取位置;应用Flowmaster软件进行了系统平衡计算,从而得到燃气轮机空气系统流各路节点的主要参数.并根据整机的高压转子轴向力测量,验证了空气系统中各腔室压力计算准确程度.     

一种港口起重设备健康监测方法

介绍了一种新的港口起重设备健康监测方法。该方法通过传感器收集机构运行时的振动速度与振动位移数据，进行处理后与设定阈值比较判断设备损坏情况，进而求解寿命预估函数，对设备剩余寿命进行实时计算，并对振动信号进行时频分析与解调，判断损坏部位。     

船舶结构疲劳控制设计数据库的研究

如何在设计阶段就能够预测结构的疲劳寿命一直以来是个工程上的难题。因此,科学地预测结构疲劳寿命具有较大的现实意义。针对该问题,本文基于工程热力学基本理论、结构焊接数值算法、结构可靠性、结构疲劳寿命等理论建立了结构疲劳寿命评估计算模型。以为基础,借助有限元法对结构疲劳寿命进行计算,并建立了船舶结构疲劳设计数据库。该数据库能够对结构疲劳寿命进行有效地预测,具有一定的工程应用价值。     

舰船燃气轮机燃气初温的热经济学优化分析

运用热经济学分析方法对燃气初温的确定进行研究,建立燃气轮机的热力学模型、涡轮叶片的寿命表达式和经济学模型;以装置每小时消耗费用为目标函数,对燃气轮机的燃气初温进行优化分析,得出优化结果。     

变几何涡轮特性的试验研究

一、试验的必要性对燃气轮机的反命题问题,为求解当量通流部分必须要计算变几何涡轮的性能。迄今为止,国内外很少有文献述及这个主题。资料中拟定了一种变几何涡轮(包括可调尾喷管)燃气轮机性能的计算方法.该方法采用特殊的气动函数自下而上地逐级计算涡轮特性。为了考虑变几何的影响,资料中建立了叶片     

圆锥壳大型开孔围栏焊缝裂纹疲劳寿命分析北大核心CSCD

[目的]旨在研究受均布压载荷的圆锥壳大型开孔围栏焊缝结构中的疲劳寿命问题。[方法]以某水下耐压结构模型作为研究对象,构建有限元模型,使用结构应变方法获取该结构的疲劳危险点并计算该点处疲劳寿命。将计算结果与该水下耐压结构模型的试验数据进行对比,验证结构应变方法在此类结构疲劳寿命评估中的准确性。[结果]结果表明,结构应力最大部位出现在围栏焊缝靠近模型大端一侧,与试验中疲劳裂纹出现位置一致。结构应变方法计算得到的疲劳寿命与实际试验结果基本吻合,实际试验中的疲劳数据落在主e-N曲线的一条窄带上;围栏焊缝危险点处正向结构应力远大于切向结构应力。[结论]结构应变方法可以较好地解释圆锥壳大型开孔围栏焊缝结构的疲劳寿命问题,在此类载荷条件下,危险点处初始裂纹应当为一型。     

考虑塑性损伤的船体裂纹板低周疲劳裂纹扩展行为研究（英文）

船舶结构的扩展断裂失效往往是低周疲劳破坏和累积递增塑性破坏耦合作用的结果,疲劳裂纹的扩展就是裂纹尖端前缘材料刚度不断降低延展性不断耗失而逐渐分离的结果。基于弹塑性断裂力学理论,文章提出了考虑累积塑性损伤的低周疲劳裂纹扩展速率预测模型。通过低周疲劳裂纹扩展试验拟合出模型相关材料参数并验证预测模型的合理性。通过系列有限元计算对平均应力及应力幅值的影响因素进行了数值分析。该模型的计算结果与已有实验结果基本吻合;对合理预估船体裂纹板的常幅低周疲劳裂纹扩展寿命有重要意义。     

大型集装箱船高强度厚钢甲板安全寿命评估方法

疲劳是船舶与海洋工程结构破坏的主要模式之一.高强度钢的应用使得结构的疲劳问题更加突出.对于采用以高强度厚钢板为甲板的大型集装箱船来说,有必要进行高强度厚钢板的焊接缺陷部位安全寿命评估方法研究.以应力范围的长期分布服从两参数Weibull分布的随机载荷为疲劳载荷,裂纹扩展率采用单一曲线模型预报裂纹在任意时刻的尺寸,结合应力强度因子并参考应力计算方法和失效评估图技术提出一套计算集装箱船高强度钢厚钢板安全寿命评估的方法.通过编制计算程序,对某集装箱船甲板进行安全寿命计算.最后,分析疲劳载荷谱对安全寿命的影响.计算结果表明：载荷回复期的长短和Weibull分布的形状参数的取值都会极大影响结构疲劳安全寿命.     

低周疲劳对FPSO结构疲劳寿命的影响

基于挪威船级社《Fatigue Assessment of Ship Structures》(2010),考虑由装载与卸载而引起的低周疲劳,对FPSO船体易发生疲劳破坏的部位进行疲劳寿命评估。采用简化分析法计算由波浪弯矩产生的全局应力与内外水压力产生的局部应力,以及在装卸载过程中产生的应力范围,然后通过S-N曲线计算结构的疲劳寿命。结果表明,不同校核部位的低周疲劳对其疲劳寿命的影响不同,而且这种影响与低周疲劳的次数有关,最后分析产生这些结果的原因。     

考虑塑性损伤的船体裂纹板低周疲劳裂纹扩展行为研究

船舶结构的扩展断裂失效往往是低周疲劳破坏和累积递增塑性破坏耦合作用的结果,疲劳裂纹的扩展就是裂纹尖端前缘材料刚度不断降低延展性不断耗失而逐渐分离的结果.基于弹塑性断裂力学理论,文章提出了考虑累积塑性损伤的低周疲劳裂纹扩展速率预测模型.通过低周疲劳裂纹扩展试验拟合出模型相关材料参数并验证预测模型的合理性.通过系列有限元计算对平均应力及应力幅值的影响因素进行了数值分析.该模型的计算结果与已有实验结果基本吻合;对合理预估船体裂纹板的常幅低周疲劳裂纹扩展寿命有重要意义.     

基于工程简化的Topside管廊结构疲劳寿命分析

对“船形”海洋工程结构的疲劳评估方法进行了详细讨论,并结合有限元法,采用工程简化实用的疲劳评估方法,对某海洋工程Topside管廊结构的疲劳损伤和疲劳寿命进行计算分析,验证了该结构抗疲劳设计的合理性。此疲劳分析过程简单方便,可为类似工程结构的疲劳寿命分析提供参考。     

燃气涡轮性能算法的稳定性分析研究

本文对目前广泛应用的涡轮性预估的一维算法和作者提出的新计算方法－逆算法进行了误差分析，证实了逆算法是一种精度高、稳定性好的计算方法，从而为预估燃气涡轮性能提供准确，可靠的方法。     

压气机级间喷水燃气轮机循环分析

该文给出压气机组间喷水燃气轮机数学模型,并据此模型计算出压气机的出口温度、压缩功、涡轮进口温度、循环效率及输出功率随喷水量变化关系。分析了大气温度、压比及涡轮进口温度变化时的压气机级间喷水燃气轮机的性能变化规律,讨论了在压气机不同位置喷水对燃气轮机比功和循环效率等性能的影响。     

某舰用燃机高压涡轮压气机转子传递矩阵建模

利用有限元法推导某舰用燃气轮机高压涡轮压气机转子的传递矩阵,并建立转子的多体系统传递矩阵模型。通过算例证明,该方法计算准确,为用有限元法和多体系统传递矩阵法求解燃气轮机转子学问题提供了新思路。