吴海利

(上海电气电站设备有限公司，上海 200240)

0 引 言

在汽轮机组启动、调峰、停机等不同运行阶段，其机组部件承受非对称循环载荷。由于在高应力范围内材料已进入塑性变形状态，应力不再是最有意义的量[1]，因此研究其应变控制的疲劳行为显得尤为重要。许多学者开展了低周疲劳寿命可靠性理论研究，提出了很多寿命预测公式和寿命可靠性模型。工程上应用较多的对称疲劳寿命模型是MANSON[2]和COFFIN[3]提出的Manson-Coffin方程。在非对称疲劳寿命预测方面：MORROW[4]提出在Manson-Coffin方程的基础上进行平均应力修正；SMITH等[5]综合考虑拉力分量作用下单轴应力和应变的影响提出了在Manson-Coffin方程引入最大应力和应变幅乘积作为损伤因子的SWT方程；ELLYIN等[6]考虑平均应力效应的影响提出了总循环应变能密度理论。

目前，学者们已经对汽轮机材料开展了很多低周疲劳试验，并积累了大量对称应变疲劳的基础试验数据。近年来在非对称应变疲劳行为方面也开展了相应研究，例如：张孝忠等[7]对汽轮机长叶片材料开展了应变比R为0的非对称低周疲劳试验，建立了一种考虑平均应力松弛的叶根低周疲劳寿命预测方法；吴德龙[8]对汽轮机转子材料高铬钢进行了600 ℃对称和非对称应变疲劳试验，建立了与应变幅相关的循环软化和平均应力松弛行为预测模型；还有一些学者对比了不同应变比下其他工程材料的非对称疲劳循环曲线和循环寿命[9-11]。非对称疲劳行为相对复杂，且寿命预测模型的适用性研究也较少。……