Численное решение нелинейных нестационарных задач термопластичности при упрочнении поверхностного слоя элементов конструкций

• Автор: Лиманова, Лариса Владимировна
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 163 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Аналитический обзор
1.1. Основные методы деформационного упрочнения поверхностного
слоя элементов конструкций
1.2.Упрочнение поверхностного слоя элементов конструкций за счет неравномерного распределения температуры
1.3.Влияние термопластического упрочнения на эксплуатационные характеристики материала
1.4.Влияние параметров термопластического упрочнения на напряженное состояние поверхностного слоя элементов конструкций
1.5.Термопластическое упрочнение турбинных лопаток
Выводы по разделу
2. Численное решение задач и анализ особенностей термопластического упрочнения при плоском напряженном состоянии
2.1. Обзор программы АЛБУБ
2.1.1. Препроцессорная подготовка
2.1.2. Получение решения
2.1.3. Постпроцессорная обработка
2.1.4. Метод конечных элементов в программе АШУБ
2.2. Основные соотношения для температурной задачи, используемые в программе АКБ У Б
2.3. Основные механические определяющие соотношения для материала, используемые в программе АЫЗУБ
2.4. Разработка методов расчета и анализ результатов при термопластическом упрочнении тел канонической формы в условиях плоского
напряженного состояния
2.4.1. Термопластическое упрочнение полупространства

2.4.2. Термопластическое упрочнение цилиндра малой высоты
2.4.3. Термопластическое упрочнение тонкой квадратной пластины с круговым отверстием
2.4.4. Термопластическое упрочнение тонкой прямоугольной пластины с двумя круговыми отверстиями
Выводы по разделу
3. Разработка методов расчета и анализ результатов при термопластическом
упрочнении в условиях объемного напряженного состояния
3.1 .Решение задач для тел канонической формы
3.1.1. Термопластическое упрочнение пластины с квадратным планом
3.1.2. Термопластическое упрочнение цилиндра
3.1.3. Термопластическое упрочнение цилиндра с соосным отверстием
3.2.Решение задач для лопаток газотурбинного двигателя (примеры)
3.2.1 Термопластическое упрочнение неохлаждаемых лопаток
3.2.2. Термопластическое упрочнение охлаждаемых лопаток
3.2.3. Термопластическое упрочнение охлаждаемых лопаток с отверстиями
Выводы по разделу
Заключение
Библиографический список
Приложение

СПИСОК ОСНОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ГТД - газотурбинный двигатель;
НДС - напряженно-деформированное состояние;
ППД - поверхностное пластическое деформирование; ТПУ - термопластическое упрочнение; р - плотность, кг/м3;
с - удельная теплоемкость, Дж/{кг-град); а - коэффициент температуропроводности, м /{с-град); Л - коэффициент теплопроводности, Вт/(м град);
А - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2 град); а - коэффициент теплового расширения, 1/град;
Е - модуль упругости, МПа;
V - коэффициент Пуассона; ґ - время, с;
е - полная деформация;
еЕ - упругая деформация;
ер - пластическая деформация;
еТ - температурная деформация;
сг- напряжения, МПа;
а„, - предел текучести, МПа;
То - начальная температура тела, °С;
Тс - температура среды, °С;
{}* - операция транспонирования.

личина остаточных напряжений на наружной поверхности значительно выше, чем на внутренней. Это обстоятельство объясняется тем, что при спрейерном охлаждении коэффициент теплоотдачи выше, чем при прокачке воды изнутри, а увеличение коэффициента теплоотдачи, как уже отмечалось, способствует формированию больших по величине сжимающих остаточных напряжений. Кроме того, при упрочнении только изнутри, как это было установлено теоретически и подтверждено экспериментально, величина остаточных напряжений во внутренней полости выше, чем при двустороннем охлаждении. Ослабление напряженного поля в последнем случае можно объяснить воздействием растягивающих напряжений со стороны наружной поверхности.
На рис. 1.7 приведены данные по релаксации остаточных напряже-
Оош.МПа

X У' О--—*“

5/ -Л >
Рис. 1.7. Остаточные напряжения в поверхностном слое образцов, вырезанных из входной кромки лопаток пятой ступени с термопластическим упрочнением и последующей наработкой:
ний на лопатках пятой ступени турбины после наработки, подтверждающие относительно высокую стабильность остаточных напряжений.
В связи с длительным воздействием на лопатку первой ступени тур-
1 2000 ч, 2 200 ч горячих испытаний , дИНЬ1 повышенной температуры и
3 - 600 ч; 4 - без наработки
центробежных сил было изучено влияние ТПУ на длительную прочность материала и его термостойкость. Установлено / 10 /, что упрочнение сплава ЖС6-У в любой последовательности с операцией алитирования не изменяет длительную прочность материала при Г = 900 °С и а = 350 МПа, и практически сохраняется неизменным предел длительной прочности при той же температуре в течение 100 и 200 ч испытаний. Термостойкость образцов, упрочненных до алитирования, сохраняется на уровне серийно изготовленных лопаток.