| 摘要 | 第5-6页 |
| Abstract | 第6-7页 |
| 第1章 绪论 | 第20-36页 |
| 1.1 背景及意义 | 第20-22页 |
| 1.2 涡轮叶片多场耦合研究 | 第22-26页 |
| 1.2.1 气热耦合研究现状 | 第22-24页 |
| 1.2.2 热-结构耦合研究现状 | 第24-26页 |
| 1.3 多轴疲劳寿命方法 | 第26-31页 |
| 1.3.1 等效应变法 | 第26-28页 |
| 1.3.2 能量法 | 第28页 |
| 1.3.3 临界面法 | 第28-31页 |
| 1.4 镍基单晶高温合金低周疲劳寿命预测 | 第31-34页 |
| 1.5 本文研究内容 | 第34-36页 |
| 第2章 涡轮叶片气热耦合数值计算 | 第36-64页 |
| 2.1 引言 | 第36页 |
| 2.2 数值计算方法 | 第36-39页 |
| 2.2.1 气热耦合基本方程 | 第36-38页 |
| 2.2.2 湍流模型 | 第38-39页 |
| 2.2.2.1 标准格式的k-ε模型 | 第38页 |
| 2.2.2.2 BSLk-ω模型 | 第38-39页 |
| 2.2.2.3 SSTk-ω模型 | 第39页 |
| 2.3 数值方法验证 | 第39-45页 |
| 2.3.1 MARKⅡ叶片模型及边界条件 | 第39-41页 |
| 2.3.2 计算结果及分析 | 第41-45页 |
| 2.4 不同冷却结构的涡轮叶片气热耦合数值计算 | 第45-63页 |
| 2.4.1 计算模型及方法 | 第45-48页 |
| 2.4.2 边界条件及验证 | 第48-56页 |
| 2.4.2.1 某燃气轮机起动规律曲线 | 第48-49页 |
| 2.4.2.2 边界条件 | 第49-53页 |
| 2.4.2.3 边界条件验证 | 第53-56页 |
| 2.4.3 计算结果及分析 | 第56-63页 |
| 2.4.3.1 叶片气动特性分析 | 第56-59页 |
| 2.4.3.2 叶片传热特性分析 | 第59-63页 |
| 2.5 本章小结 | 第63-64页 |
| 第3章 涡轮叶片热-结构耦合数值计算 | 第64-94页 |
| 3.1 引言 | 第64页 |
| 3.2 数值计算方法 | 第64-69页 |
| 3.2.3 弹塑性基本原理 | 第64-67页 |
| 3.2.3.1 屈服准则 | 第64-66页 |
| 3.2.3.2 强化准则 | 第66页 |
| 3.2.3.3 流动准则 | 第66-67页 |
| 3.2.4 温度场控制方程 | 第67页 |
| 3.2.5 应力场控制方程 | 第67-69页 |
| 3.2.5.1 平衡微分方程 | 第67页 |
| 3.2.5.2 几何方程 | 第67-68页 |
| 3.2.5.3 本构方程 | 第68-69页 |
| 3.2.5.4 热-结构耦合边界 | 第69页 |
| 3.3 数值方法验证 | 第69-72页 |
| 3.4 高压涡轮叶片热-结构耦合非定常计算 | 第72-79页 |
| 3.4.1 涡轮导叶热-结构耦合计算 | 第72-74页 |
| 3.4.1.1 计算模型 | 第72-73页 |
| 3.4.1.2 载荷及边界条件 | 第73-74页 |
| 3.4.2 涡轮动叶热-结构耦合计算 | 第74-79页 |
| 3.4.2.1 计算模型 | 第74-76页 |
| 3.4.2.2 载荷及边界条件 | 第76-79页 |
| 3.5 计算结果及分析 | 第79-92页 |
| 3.5.1 导叶热-结构耦合计算结果 | 第79-85页 |
| 3.5.1.1 冷却结构对温度场影响 | 第79-82页 |
| 3.5.1.2 冷却结构对热应力场影响 | 第82-85页 |
| 3.5.2 各向异性材料弹塑性有限元验证 | 第85-86页 |
| 3.5.3 动叶热-结构耦合计算结果 | 第86-92页 |
| 3.5.3.1 瞬态温度场分布 | 第86-89页 |
| 3.5.3.2 瞬态应力场分布 | 第89-92页 |
| 3.6 本章小结 | 第92-94页 |
| 第4章 基于晶体滑移-临界面法的低周疲劳寿命预测模型 | 第94-120页 |
| 4.1 引言 | 第94页 |
| 4.2 晶体滑移基本理论 | 第94-100页 |
| 4.2.1 晶体滑移系类型 | 第95-96页 |
| 4.2.2 晶体滑移系本构模型 | 第96-97页 |
| 4.2.3 滑移系细观参量确定方法 | 第97-100页 |
| 4.2.3.1 坐标轴转换 | 第97-99页 |
| 4.2.3.2 不同坐标轴下的应力-应变关系 | 第99-100页 |
| 4.3 各向异性临界面法 | 第100页 |
| 4.4 基于晶体滑移-临界面法的低周疲劳寿命模型 | 第100-109页 |
| 4.4.1 损伤参量分析 | 第100-104页 |
| 4.4.1.1 滑移系最大切应力范围 | 第100-101页 |
| 4.4.1.2 滑移系最大切应变范围 | 第101-102页 |
| 4.4.1.3 正应变对疲劳寿命的影响 | 第102-103页 |
| 4.4.1.4 平均应力对疲劳寿命的影响 | 第103页 |
| 4.4.1.5 应力松弛对疲劳寿命的影响 | 第103-104页 |
| 4.4.2 各向异性低周疲劳寿命预测模型 | 第104-109页 |
| 4.4.2.1 晶体滑移理论基本模型 | 第104-105页 |
| 4.4.2.2 考虑正应变比的寿命模型 | 第105-107页 |
| 4.4.2.3 考虑非对称循环载荷影响的寿命模型 | 第107-109页 |
| 4.5 疲劳寿命模型验证 | 第109-117页 |
| 4.5.1 单晶合金PWA1480单轴载荷 | 第109-111页 |
| 4.5.2 单晶合金CMSX-2多轴载荷 | 第111-114页 |
| 4.5.3 单晶合金DD3单轴/多轴疲劳载荷 | 第114-117页 |
| 4.6 本章小结 | 第117-120页 |
| 第5章 涡轮叶-盘多轴低周疲劳寿命预测 | 第120-144页 |
| 5.1 引言 | 第120页 |
| 5.2 低周疲劳寿命分析方法 | 第120-124页 |
| 5.2.1 多轴低周疲劳寿命模型 | 第120-121页 |
| 5.2.2 临界面确定方法 | 第121-123页 |
| 5.2.3 疲劳累积损伤理论 | 第123-124页 |
| 5.2.4 疲劳考核点选取 | 第124页 |
| 5.3 涡轮导叶低周疲劳寿命预测 | 第124-130页 |
| 5.3.1 临界面及损伤参数 | 第125-127页 |
| 5.3.2 材料性能参数 | 第127-128页 |
| 5.3.3 导叶疲劳寿命预测 | 第128-130页 |
| 5.4 涡轮盘低周疲劳寿命预测 | 第130-138页 |
| 5.4.1 临界面及损伤参量 | 第131-134页 |
| 5.4.2 材料性能参数 | 第134-135页 |
| 5.4.3 涡轮盘疲劳寿命预测 | 第135-138页 |
| 5.5 涡轮动叶低周疲劳寿命预测 | 第138-142页 |
| 5.5.1 疲劳损伤参量 | 第139-140页 |
| 5.5.2 动叶疲劳寿命预测 | 第140-142页 |
| 5.6 本章小结 | 第142-144页 |
| 第6章 结论与展望 | 第144-146页 |
| 6.1 主要结论 | 第144-145页 |
| 6.2 本文创新点 | 第145页 |
| 6.3 研究展望 | 第145-146页 |
| 主要符号说明 | 第146-148页 |
| 参考文献 | 第148-160页 |
| 致谢 | 第160-162页 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 | 第162-163页 |