Исследование несущей способности дисков компрессоров газотурбинных двигателей на основе компьютерного моделирования разгонных испытаний

• Автор: Волгин, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Рыбинск
• Количество страниц: 145 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ СТАТИЧЕСКОЙ
ПРОЧНОСТИ ВРАЩАЮЩИХСЯ ДИСКОВ
1.1 Теоретические основы статической прочности вращающихся дисков
1.2 Методы определения напряжённого состояния диска и запасы прочности
1.3 Обзор критериев несущей способности дисков
1.4 Анализ экспериментальных исследований статической прочности вращающихся дисков
1.5 Выводы по главе
2 АДАПТАЦИЯ ПРОЦЕССА МОДЕЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ДИСКОВ КОМПРЕССОРОВ ГТД
2.1 Структура построения конечно-элементной сетки при расчёте напряжённо-деформированного состояния дисков компрессоров ГТД
2.2. Обоснование адекватной конечно-элементной сетки
2.3 Оценка влияния отклонений в допусках геометрических размеров дисков компрессоров ГТД
2.4 Сравнение результатов расчета для осесимметричной и трёхмерной модели дисков компрессоров ГТД
2.5 Выводы по главе
3 ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ КРИТЕРИЕВ НЕСУЩЕЙ
СПОСОБНОСТИ ДИСКОВ ПРИ КОМПЬЮТЕРНОМ
МОДЕЛИРОВАНИИ РАЗГОННЫХ ИСПЫТАНИЙ ДИСКОВ КОМПРЕССОРОВ ГТД
3.1 Исследованные диски, их конструктивные особенности
3.2 Метод компьютерного моделирования разгонных испытаний
3.3 Анализ эффективности применения критериев прочности для оценки предельного состояния дисков компрессоров ГТД на основе метода компьютерного моделирования разгонных испытаний
3.4 Разработка макросов для автоматизации расчётов предельного состояния
3.5 Выводы по главе
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1 Испытание образцов
4.2 Сравнение результатов расчёта дисков по справочным и фактическим свойствам материала
4.3 Разгонные испытания модельных дисков и дисков компрессоров ГТД
4.4 Оценка достоверности результатов расчетноэкспериментального анализа несущей способности модельных дисков и дисков компрессоров ГТД
4.5 Выводы по главе
5 МЕТОДИКА КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ РАЗГОННЫХ ИСПЫТАНИЙ ДИСКОВ КОМПРЕССОРОВ ГТД
5.1 Построение модели
5.2 Задание нагрузок и получение решения
5.3 Просмотр и анализ результатов
5.4 Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Макросы для расчёта предельного состояния
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Результаты экспериментальных исследований
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Практическая методика расчёта разрушающей частоты вращения дисков компрессоров ГТД

анализ расчёта концентратора напряжений для плоского и объёмного образцов с применением различных типов элементов и при различной плотности сетки.
Результаты обоснования представлены в разделе 2.2.
2.2 Обоснование адекватной конечно-элементной сетки
В данном разделе исследуются вопросы рационального выбора необходимой конечно-элементной сетки для расчёта детали с концентратором напряжений в виде галтели. Концентраторы напряжений подобного типа часто встречаются в конструкции дисков ГТД и в некоторых случаях, являются зоной начала разрушения и таким образом определяют предельное состояние диска в целом.
Для более подробного изучения данного вопроса, концентратор напряжений в виде галтели рассматривается в двумерной и трёхмерной постановке задачи, в первом случае рассмотрен случай растягиваемой симметричной плоской пластины с галтелями, во втором - ступенчатый вал с галтелью. Характерные размеры данных деталей совпадают.
2.2.1 Растягиваемая симметричная плоская ступенчатая пластина с галтелями
Схема представлена на рисунке 4. Рассмотрены наиболее типичные для дисков галтели с радиусами R= 1 мм, R = 2,5 мм и R = 4 мм с различными геометрическими данными для охвата более широкого диапазона rid и Did. Размеры представлены в таблице 1.
Таблица
Размеры растягиваемой симметричной плоской ступенчатой пластины.
Исходные данные D, мм d, мм г, мм Р, кг
г=1 мм 6
г =2,5 мм 20 10 5 1000
г =4 мм 22 14 6 2500