重型燃气轮机叶片离心载荷下应力特性的研究

来源：机械工程学报杂志2017年第22期北京时间：

作者：林浩, 耿海鹏, 周西锋

单位：西安交通大学机械强度与振动国家重点实验室 西安 710049

摘要：针对重型燃气轮机叶片疲劳寿命研究的需要，通过设计和搭建的全尺寸叶片疲劳试验装置，模拟离心载荷工况下的低周疲劳试验，开展离心载荷下叶片应力分布和疲劳寿命预测的研究。该全尺寸叶片疲劳试验装置能够模拟低周疲劳中的等效离心载荷工况，为叶片试验提供必要的条件和手段。同时，对叶片进行网格划分和有限元仿真计算后，得到叶片Von mises应力分布结果，发现叶身应力最大处位于中部偏下边缘薄壁侧。然后将有限元仿真及应力试验相结合，提出叶片疲劳试验的离心载荷等效方法。在此基础上完成叶片的动应力试验，获得应力时间历程数据，并且给出离心载荷应力谱。结果表明，叶身中部边缘的应力水平最高，动应力谱幅值与频数概率的分布服从6阶麦克劳林拟合函数，用等效离心载荷疲劳寿命进行叶片寿命预测的结果是偏安全的，该结论可作为优化设计和试验研究的参考依据。

关键词：等效离心载荷,动应力谱,拟合函数,疲劳试验,燃气轮机叶片；

基金资助：国家重点基础研究发展计划资助项目（973计划，2013CB035704）。