[发明专利]一种用于发电机结构的低周疲劳寿命分析方法

说明书

本发明提供了一种用于发电机结构的低周疲劳寿命分析方法，其特征在于，包括：步骤1：将材料的循环应力‑应变曲线输入发电机结构的有限元数值仿真模型，导出发电机结构所有节点在额定工况下的应变分量、在静止工况下的应变分量、额定工况下的等效应力、静止工况下的等效应力、第一主应力和第三主应力；步骤2：计算应变幅和平均应力；步骤3：计算发电机结构在任一节点处的低周疲劳寿命N。本发明提供了一种适用于多种发电机结构、计算精准、操作简单、可实现计算方法与流程标准化的发电机结构低周疲劳寿命分析方法。

技术领域

本发明涉及一种用于发电机结构的低周疲劳寿命分析方法，适用于发电机与大型电机，属于发电机的结构分析技术领域。

背景技术

电网对电厂发电能力的动态调整，发电机设备定期或非定期维护，都需要对设备进行起停，这使得护环、转子端部齿、磁极引线和引水拐脚等很多部件将承受由频繁起停机引起的低周疲劳载荷。如果这些部件在设计安全寿命内发生疲劳断裂破坏将会给安全生产带来不可估量的损失。虽然疲劳损伤是一个连续的过程，但对损伤的在线监测或维修检测却都非常困难或不可能。此外，疲劳的发生经常具有突然性。因此，在发电机结构设计时，必须对发电机转子各部件进行低周疲劳寿命分析，以保证发电机的正常稳定运行。

以往的发电机结构低周疲劳寿命计算采用的都是疲劳理论的经典手工公式算法。即，采用解析公式或有限元数值计算得到结构在各工况下的应力、应变，再采用局部应力-应变法对结构危险部位的局部应力-应变响应进行弹塑性修正，最后利用应变-寿命曲线对结构的低周疲劳寿命进行评估。此种计算方法存在以下不足：(1)局部应力-应变法是以单轴应力为假设条件的，无法有效处理多轴应力问题；(2)结构的疲劳破坏危险点需要人为预判选择，容易导致疲劳分析的偏差；(3)公式计算结构寿命未实现流程化分析，效率较低，且结果不够显性化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适用于多种发电机结构、操作简单、可实现计算方法与流程标准化的发电机结构低周疲劳寿命分析方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于发电机结构的低周疲劳寿命分析方法，其特征在于，包括：

步骤1：根据发电机的实际结构建立有限元数值仿真模型，将材料的循环应力-应变曲线输入发电机结构的有限元数值仿真模型，导出发电机结构所有节点在额定工况下的6个应变分量(包括所有节点在额定工况下x向主应变分量ε_x、y向主应变分量ε_y、z向主应变分量ε_z、xy向剪应变分量ε_xy、yz向剪应变分量ε_yz和zx向剪应变分量ε_zx)、所有节点在静止工况下的6个应变分量(包括所有节点在静止工况下x向主应变分量ε_x'、y向主应变分量ε_y'、z向主应变分量ε_z'、xy向剪应变分量ε_xy'、yz向剪应变分量ε_yz'和zx向剪应变分量ε_zx')、额定工况下的等效应力(σ_eqv)_额定、静止工况下的等效应力(σ_eqv)_静止、第一主应力σ₁和第三主应力σ₂；

步骤2：计算应变幅和平均应力：

发电机结构在任一节点处的等效应变幅Δε的计算公式为：