[发明专利]一种基于有限元汽轮机横置静叶和缸体强度联合计算方法

权利要求书

1.一种基于有限元汽轮机横置静叶和缸体强度联合计算方法，其特征在于：具体计算步骤如下：

步骤一：分别对横置静叶、汽缸、红套环和螺栓建立有限元模型，并对有限元模型进行网格划分；所述的汽缸包括上半缸体和下半缸体；

步骤二：分别定义横置静叶、汽缸、红套环和螺栓的材料特性；

步骤三：对上半缸体与下半缸体、缸体与红套环、横置静叶与缸体、横置静叶与横置静叶、螺栓与螺孔之间分别进行耦合处理；

步骤四：对汽缸和横置静叶采用循环对称设置，并设定温度边界，给出换热系数，计算横置静叶和缸体的稳态温度场分布；

步骤五：利用“characteristic strain”蠕变模型模拟横置静叶、汽缸、红套环和螺栓的高温蠕变特性，所述的“characteristic strain”蠕变模型的具体公式如下：

其中，ε_cs为蠕变应变；ε_D为在基准时间t₁下，由基准断裂应力值σ_R1和结构应力σ_D1得到的基准蠕变应变；σ_Rt为时间t下的蠕变断裂强度；σ_Dt是在时间t下产生基准应变ε_D时对应的应力；σ_s为结构应力；

步骤六：设定螺栓预紧力和红套环过盈量，加载温度场，引入蒸汽压力及汽缸位移为边界条件，计算热固耦合状态下的横置静叶和缸体的应力分布；

步骤七：应用CEEQ方法考核横置静叶和缸体结构是否合格。

2.根据权利要求1所述的一种基于有限元汽轮机横置静叶和缸体强度联合计算方法，其特征在于：步骤三中，所述的耦合处理为对上半缸体与下半缸体、缸体与红套环、横置静叶与缸体、横置静叶与横置静叶、螺栓与螺孔之间的接触面分别进行接触设置。

3.根据权利要求2所述的一种基于有限元汽轮机横置静叶和缸体强度联合计算方法，其特征在于：步骤七中，判定横置静叶和缸体结构是否合格的方法为：按照设定的时间阈值进行蠕变后，如果CEEQ小于等效蠕变应变阈值，那么横置静叶和缸体结构合格；如果CEEQ超过等效蠕变应变阈值，则对步骤一中的有限元模型进行结构优化，并重新执行步骤一至步骤六，直至考核合格。

4.根据权利要求3所述的一种基于有限元汽轮机横置静叶和缸体强度联合计算方法，其特征在于：步骤六中，所述的横置静叶的应力分布包括等效应力和最大应力。

5.根据权利要求4所述的一种基于有限元汽轮机横置静叶和缸体强度联合计算方法，其特征在于：步骤七中，对横置静叶的CEEQ进行考核时，包括半圈横置静叶的CEEQ和单支横置静叶的CEEQ。

6.根据权利要求5所述的一种基于有限元汽轮机横置静叶和缸体强度联合计算方法，其特征在于：所述的时间阈值为100000小时。

7.根据权利要求6所述的一种基于有限元汽轮机横置静叶和缸体强度联合计算方法，其特征在于：所述的等效蠕变应变阈值为2.5％。

8.根据权利要求7所述的一种基于有限元汽轮机横置静叶和缸体强度联合计算方法，其特征在于：步骤七中，对有限元模型进行结构优化的方式是：在有限元软件中，分别对横置静叶、汽缸、红套环和螺栓的几何模型进行局部补强。