[发明专利]预测抽水蓄能发电电动机转子构件使用寿命的试验方法

权利要求书

1.一种预测抽水蓄能发电电动机转子构件使用寿命的试验方法，其特征在于包括有如下步骤：

1)通过查阅资料和失效分析，找出抽水蓄能发电电动机转子构件最易发生开裂的危险部位；

2)对转子构件进行有限元受力分析，结合抽水蓄能发电电动机的日常运行情况，得到不同运行状态的受力情况，根据最大应力和最小应力的得到简化循环载荷谱；

3)从危险部位找出能进行受力状态试验的相对独立的结构单元；

4)进行转子构件材料的标准或接近标准试样的应变和应力控制的疲劳试验，分别得到材料的应变寿命曲线ε-N和应力寿命曲线S-N，把应变控制的中值应力寿命曲线和S-N曲线的数据放在一起用Basquin公式:σ_a＝σ'_f(2N_f)^b进行拟合，得到疲劳强度系数σ'_f和疲劳强度指数b；

5)制备结构单元的缩微试样；

6)进行应力控制的疲劳试验，得到缩微构件的S-N曲线，用Basquin公式进行拟合，分别得到不同缩放比例的疲劳强度系数σ'_f和疲劳强度指数b；

7)建立标准试样和不同缩放比例的疲劳强度系数σ'_f和疲劳强度指数b随尺寸x变化的关系，通过数据拟合求出实际构件的疲劳强度系数σ'_f和疲劳强度指数b；

8)考虑应力比对构件受力的影响，根据载荷谱和设计寿命确定合适的关系式；

9)考虑表面粗糙度、载荷频率或服役环境的影响，根据实际服役情况选择几种关键影响因素：表面粗糙度影响系数F1、频率影响系数F2、环境影响系数F3；

10)结合步骤2)的载荷谱、步骤6)-步骤9)的表面粗糙度影响系数F1、频率影响系数F2、环境影响系数F3、疲劳强度系数σ'_f和疲劳强度指数b，计算出抽水蓄能发电电动机转子关键构件的寿命。

2.根据权利要求1所述的预测抽水蓄能发电电动机转子构件使用寿命的试验方法，其特征在于上述步骤1)中，根据抽水蓄能发电电动机转子的调研资料、失效分析、构件形状，找出其中最易发生开裂的部位。

3.根据权利要求1所述的预测抽水蓄能发电电动机转子构件使用寿命的试验方法，其特征在于上述步骤2)中，不同运行状态包括有启停、甩负荷和飞逸的受力情况，根据最大应力和最小应力的得到简化循环载荷谱。

4.根据权利要求1所述的预测抽水蓄能发电电动机转子构件使用寿命的试验方法，其特征在于上述步骤7)中，通过数据拟合建立标准试样和不同缩放比例的疲劳强度系数σ'_f和疲劳强度指数b随尺寸变化的关系，缩小比例至少选择2～3个，5:1、10:1或20:1。

5.根据权利要求1所述的预测抽水蓄能发电电动机转子构件使用寿命的试验方法，其特征在于上述步骤7)中，通过origin软件拟合出关系式F(x)和B(x)。

6.根据权利要求1所述的预测抽水蓄能发电电动机转子构件使用寿命的试验方法，其特征在于上述步骤7)中，建立标准试样和不同缩放比例的疲劳强度系数σ'_f和疲劳强度指数b随尺寸x变化的关系，拟合出关系式分别命名为F(x)和B(x)，通过数据拟合求出实际构件的疲劳强度系数σ'_f和疲劳强度指数b。

7.根据权利要求1所述的预测抽水蓄能发电电动机转子构件使用寿命的试验方法，其特征在于上述步骤9)中，表面粗糙度影响系数F1取0.6、频率影响系数F2取1，环境影响系数F3取1。

8.根据权利要求1所述的预测抽水蓄能发电电动机转子构件使用寿命的试验方法，其特征在于上述步骤8)利用Goodman、Gerber或Soderberg关系考虑应力比对构件受力的影响，根据载荷谱和设计寿命确定合适的关系式。

9.根据权利要求1所述的预测抽水蓄能发电电动机转子构件使用寿命的试验方法，其特征在于上述步骤10)中,结合步骤2)的载荷谱、步骤6-步骤9)的表面粗糙度影响系数F1、频率影响系数F2、环境影响系数F3、疲劳强度系数σ'_f和疲劳强度指数b，基于Basquin公式和Miner累计损伤模型：N₁,N₂,...,N_i分别是应力水平σ₁,σ₂,...σ_i,对应的疲劳寿命；n₁,n₂,...,n_i是各个应力水平经受的疲劳次数，计算出抽水蓄能发电电动机转子关键构件的寿命。