超超临界机组是当今世界上最先进的发电装备之一,它具有高效﹑安全﹑清洁等特点,因此它是我国未来电力技术的重点发展方向。随着机组工作参数的不断提升,很多高温部件都在蠕变状态下运行,长期频繁的启停和调峰运行导致高温部件的热疲劳,机组良好的操控性要求阀门构件有快关能力。目前国内汽轮机中压缸最高运行参数已经达到620℃/13MPa,因此高温引起的结构损伤或失效不容忽视。蒸汽阀(又称“进汽阀”)作为火力发电机组调节系统中控制进汽最关键的部件,直接承受来自锅炉的高参数蒸汽,它能否正常运行关系到整个机组的安全性。由于运行参数已接近阀门材料GX12Cr和FB2合金的使用极限,进汽阀往往在阀体、密封件、阀碟这三个构件上出现失效破坏现象,因此本文根据进汽阀的这三个构件的失效特征分别作了结构强度分析和寿命评估。首先,论文在充分阐述了蠕变﹑疲劳理论的基础上建立了一套适合厚壁结构的高温强度计算与分析方法,与线性损伤累积法则为主的传统方法相比,这种基于连续损伤力学的理论方法具有非线性、耦合性、多轴性的优势。本文利用这两种方法计算及分析了新设计阀(“新阀”)和在役阀(“老阀”)在22年正常启停和额定工况运行中的蠕变-疲劳损伤,结果发现,线性累加法则预测结果高估了阀体的疲劳-蠕变总损伤,由于交互作用和多轴应力在不同程度上加剧了蠕变-疲劳总损伤演化进程,因此基于连续损伤力学方法对阀体总损伤的评估结果更合乎实际,评估结果显示新阀最大总损伤为0.286,老阀的最大总损伤为0.267,相对蠕变而言,疲劳对新阀总损伤贡献量更大。第二,本文引入基于Cocks-Ashby(C-A)孔洞长大模型的多轴蠕变损伤系数计算及分析了U型密封件的多轴蠕变等效应变,这一系数既从微观上体现了U型密封件材料孔洞长大引起的蠕变失效本质,又从宏观上反映了多轴应力对U型密封件蠕变失效的影响。论文利用多轴蠕变应变设计准则评估了U型密封件的高温强度,计算及分析了不同工况和设计参数下U型密封件的接触应力变化情况,结果显示,薄法兰下的最大多轴蠕变等效应变为0.5%,厚法兰下的最大多轴蠕变等效应变为0.8%,按照相关标准1%的限定值,U型密封件强度满足多轴蠕变应变设计准则,另外,U型密封件的最大接触应力从蠕变初期的280MPa下降到20万小时后的82MPa,如果未考虑法兰螺栓应力松弛,那么U型密封件的高温强度评估结果偏保守。第三,本文提出了将粘弹塑性体的碰撞与接触问题联合求解的方法,一种显式动力学的经过损伤修正的冲击本构模型被应用到阀碟与阀座的冲击损伤寿命预测当中。冲击动态应力是一个高度非线性的函数,它包含塑性应变﹑应变率﹑多轴度因子﹑绝热温升以及损伤度等因素,反映了阀门快关过程中冲击能量的转化与耗散,应变率硬化和温度软化效应,因此适合于阀碟在0.1s内快速关闭阀门的冲击损伤研究。为了得到最佳的冲击参数和几何结构,对比分析了阀碟倾角﹑撞击面积率﹑高径比﹑冲击速度四个参数对冲击损伤的影响。论文研究了1m/s、3m/s、6m/s速度下阀碟的冲击行为,结果表明,如果冲击速度控制在1m/s以内,最佳参数组合下的冲击损伤为0.0025,允许冲击次数达到4000次。最后,论文阐述了整个结构强度分析的技术路线及流程,以某1000MW超超临界汽轮机进汽阀为研究对象建立了适合厚壁结构的强度设计准则与寿命评估方法,采用ABAQUS Python语言编制了多轴蠕变-疲劳强度考核评估程序。本文的研究为汽轮机高温部件的强度设计提供了理论方法,对汽轮机厚壁结构寿命预测和安全评估具有参考价值与指导意义。