【摘 要】
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超超临界高中压转子是整个超超临界发电机组设备中最关键的受压部件和高速旋转部件,由于体积和尺寸较大,一般用钢锭直接锻造,工艺过程复杂,对其质量要求高、制造周期较长以及生产成本较高。影响锻件质量的因素很多并难以控制,容易产生缺陷和开裂,导致最终产品报废,造成巨大的经济损失。在转子锻造过程中,损伤和裂纹是影响高中压转子制造质量的关键问题之一。因此,建立相应的损伤断裂准则,预测和避免超超临界高中压转子锻造
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超超临界高中压转子是整个超超临界发电机组设备中最关键的受压部件和高速旋转部件,由于体积和尺寸较大,一般用钢锭直接锻造,工艺过程复杂,对其质量要求高、制造周期较长以及生产成本较高。影响锻件质量的因素很多并难以控制,容易产生缺陷和开裂,导致最终产品报废,造成巨大的经济损失。在转子锻造过程中,损伤和裂纹是影响高中压转子制造质量的关键问题之一。因此,建立相应的损伤断裂准则,预测和避免超超临界高中压转子锻造过程中裂纹的萌生和演变对改善转子锻造质量具有重要的意义。X12（X12Cr Mo WVNb N10-1-1）钢强度高、韧性好,并且能够耐腐蚀、耐热疲劳,是超超临界高中压转子常用材料。本文采用物理模拟与数值模拟结合的方法,以X12钢为研究对象,在Bonora损伤模型的基础上提出了一种考虑温度和应变速率的损伤演变模型,并对该模型在不同应力状态下的准确性和有效性进行了验证。主要研究内容包括:考虑了孔洞闭合效应,对Bonora损伤模型进行了修正,并提出了能够预测X12钢热变形行为的高温损伤模型。采用Gleeble-1500D热模拟试验机对X12钢在温度950°C～1100°C、应变速率0.1 s-1～5 s-1条件下进行拉伸试验,利用数值模拟与试验相结合的方法,基于遗传算法（MOGA）逆向确定了模型的损伤参数α、Dcr、εth、εcr,并建立了温度、应变速率与各损伤参数的函数关系,构建了能够预测高温变形损伤演化的损伤模型。将新建立的损伤模型通过二次开发方法写入FORGE有限元软件中,基于DIC试验从多个角度验证模型在不同应力三轴度下预测损伤演变的有效性和准确性,并利用扫描电镜分析了X12钢在不同应力三轴度下损伤断裂机理。最后采用两组不同的工艺参数在315吨液压机上进行了1:13.5的超超临界高中压转子缩比锻造试验,在FORGE软件中对该锻造过程进行模拟,分析两种工艺下锻件的损伤分布,为超超临界高中压转子大锻件制定合理工艺参数提供依据。
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