Численно-аналитическое исследование напряженно-деформированного состояния лопаток при управляемом обрыве

• Автор: Ваганов, Петр Алексеевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 98 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
1 ОБЗОР МЕТОДОВ ИСПЫТАНИЙ КОРПУСОВ ГТД НА НЕПРОБИВАЕМОСТИ
1.1 Методы управляемого разрушения лопаток
1.2 Метод термоуправляемого обрыва
1.3 Постановка задач
2 РАСЧЕТ НДС ПОДРЕЗАННОЙ ЛОПАТКИ
2.1 Выбор сечения подрезки и методика определения его параметров
2.2 Описание расчетной модели . ,
2.3 Свойства материала лопатки
2.4 Результаты теплового расчета
2.5 Результаты прочностного расчета
2.6 Выводы по главе
3 НЕСУЩАЯ СПОСОБНОСТЬ ЛОПАТКИ
3.1 Критерий предельного состояния для прямоугольного сечения
3.2 Критерий предельного состояния для произвольного сечения
3.3 Нагрузки в сечении входной кромки
3.4 Нагрузки в сечении выходной кромки
3.5 Обрыв кромок
3.6 Расчет лопатки подрезанной по верхнему зубу замка

3.7 Выводы по главе
4 РАСЧЕТ ЛОПАТКИ ПО ЛОКАЛЬНЫМ
НАГРУЗКАМ
4.1 Расчет образца с концентратором
4.2 Локальная несущая способность лопатки
4.3 Выводы по главе
5 ПРИМЕНЕНИЕ ТЕРМОУПРАВЛЯЕМОГО
ОБРЫВА
5.1 Имитация действия центробежной силы машиной на растяжение
5.2 Результаты испытаний
5.3 Выводы по главе
6 ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
В авиационной практике не редки случаи разрушения лопаток турбомашин. Чаще всего это связано с многоцикловой усталостью, вызванной колебаниями лопаток. Также скорейшему разрушению способствуют возможные дефекты в материале, остаточные напряжения, попадание в тракт двигателя посторонних предметов, коррозия, фреттинг, перегрев, термоусталость, ползучесть [6-12]. Имеется большое число способов по предотвращению обрыва лопаток, однако причины разрушений сложно прогнозировать. Выявить трещины часто удается только непосредственно перед разрушением. Интенсивность вибрационных напряжений связана с неравномерностью газовоздушного потока в двигателе, работой спрямляющего аппарата, неравномерностью давлений и температур в газовоздушном тракте. Сопротивление лопаток мпогоцикловой усталости зависит от многочисленных конструктивных, производственных и эксплуатационных факторов [12-25]. На практике добиться абсолютной невероятности разрушения лопаток двигателей не представляется возможным. Поэтому разрушение лопаток не должно приводить к опасным последствиям, например, к вылету за пределы корпуса двигателя нелокализованных фрагментов с высокой кинетической энергией. Таким образом нормативные технические документы по авиационным двигателям содержат требования об обязательной локализации в корпусах двигателя фрагментов, образовавшихся при разрушении лопаток турбомапшн.

Рисунок 3.1. Распределение напряжений в прямоугольном сечении
когда весь материал находится в пластическом состоянии, верны следующие формулы :
Р = 2<7тХ'0“
где ха - расстояние от центра масс сечения до границы изменения напряжений,
а и Ъ - стороны прямоугольника

Мкр = ата(- - го)
р /и 4М
Ркр = &та Ь
V ота