重型燃气轮机是一种高效的动力装备,融合了众多理论学科和多个工程领域技术,是一个衡量国家科技水平、国防实力甚至综合国力的重要标志,具有十分突出的战略地位。燃气轮机技术对于提高资源的利用率、实现节能减排、安全保障和促进可持续发展都具有突出作用。由于其技术含量高,整体零部件多,并且零部件的工作环境恶劣,寿命通常较短,因此对产品的可靠性要求很高。旋转对称支承板机座是燃气轮机重要部件,其工作状况包括支承所有轴系、承受透平段的高温和高压和承受高速旋转转子和非线性油膜力。可以看出,燃气轮机的轴系是动力装备的重要组成部分,所以轴系工作状态的好坏直接影响着动力装备的工作效率的高低。因为机座是受高温、高压和高速冲击并支承包括转子和叶片在内所有旋转部件的机架,所以机座的应力集中区很有可能会出现裂纹,随着裂纹的扩展,可能会出现机座失效,从而直接影响燃气轮机轴系工作的稳定性。燃气轮机结构庞大,而且构造十分复杂,如果通过实验来测定它的疲劳特性和结构强度变化,难度是非常大的,而且实验成本也很高。为了解决这个难题,本文应用有限元重合网格法,在应力集中的位置引入表面裂纹,分析三种模态的应力强度因子在不断扩展的变化情况,从以下几个方面进行分析研究:1)在有限元前后处理软件FAST下建立燃气轮机机座的模型。在linux系统下,应用有限元前后处理软件FAST对1/6的支承板机座的进行建模,并根据实际工作情况加载相应的边界条件,以确保计算结果的真实性。2)在有限元前后处理软件中建立带有表面裂纹的局面模型。在FAST下建立带有表面裂纹的局部模型,并加载相应的边界条件,同时还有添加vccm边界条件。在ANSYS下找出整体模型的应力集中区,在应力集中可能出现的裂纹的位置植入裂纹。3)应有有限元重合网格法软件S-FEM对燃气轮机机座进行表面裂纹分析。将带有表面裂纹的局部模型植入到整体模型应力最集中的位置,利用有限元重合网格法进行数值模拟,然后通过后处理软件FAST分别查看整体模型和局部模型的应力变化情况和应变图。4)通过对三种模态下的应力强度因子的变化情况进行分析。通过植入不同的深度的表面裂纹模拟表面裂纹的扩展情况,求出三种模态下的应力强度因子,通过观察这三种应力强度因子的变化曲线,预测表面裂纹的扩展趋势。