Другие журналы

научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана

НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Издатель ФГБОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана". Эл № ФС 77 - 48211.  ISSN 1994-0408

Исследование поверхности нагружения материалов дисков газотурбинных двигателей при разгонных испытаниях модельных дисков

# 05, май 2014
DOI: 10.7463/0514.0710005
Файл статьи: Servetkin_A.pdf (887.91Кб)
авторы: Кузьмин Е. П., Серветник А. Н.

УДК 621.452.322.037-251.018.2

Россия, ФГУП "ЦИАМ им. П.И.Баранова"


Газотурбинные двигатели (ГТД) работают в сложных условиях повторно-статического нагружения. Диски ГТД являются деталями сложной формы с большим количеством концентраторов, в которых реализуется трехмерное напряженное состояние. Потеря функциональной способности диска или его разрушение может привести к аварийной или катастрофической ситуации с тяжелыми последствиями. Поэтому совершенствование методов оценки деформирования и предсказания разрушения дисков является одной из важных задач.
Методы оценки прочности дисков используются на всех этапах создания двигателей. В последние годы при активном развитии численных методов, в частности МКЭ, стало возможным исследовать несущую способность дисков сложной конфигурации, использовать 3D расчетные схемы совместно с теорией пластического течения и различные варианты силовых и деформационных критериев разрушения. Несмотря на широкое развитие и практическое применение методов оценки прочности, данные по детальному исследованию поверхности нагружения дисковых материалов отсутствуют. Основная цель работы заключается в подтверждении обоснованности использования основополагающих гипотез теории пластического течения и исследование параметров поверхности нагружения материалов при разгонных испытаниях модельных дисков.
В данной работе представлены результаты квазистатического численного моделирования разгонных испытаний модельного диска из жаропрочного деформируемого сплава. Для определения напряженно-деформированного состояния диска в процессе нагружения использован метод конечных элементов. Моделирование полей упругопластических деформаций проводилось с использованием теории пластического течения с изотропным упрочнением. Функция упрочнения получена по результатам испытаний на разрыв стандартных образцов. Образцы вырезались из прибыльной части модельного диска. Исследовано влияние на модель условий текучести Мизеса и Треска, а также условия Хосфорда. Для идентификации параметров модели материала был использован экспериментальный метод определения в темпе нагрузка-разгрузка радиальных перемещений ободной части модельного диска с помощью вихретоковых датчиков. Проведено сравнение результатов расчетов с использованием различных параметров модели материала с результатами эксперимента.
Показано хорошее соответствие расчетных и экспериментальных данных в случае использования условия текучести Мизеса.

Список литературы
1. Биргер И.А., Шорр Б.Ф. Термопрочность деталей машин. М.: Машиностроение, 1975. 454 с.
2. Демьянушко И.В., Биргер И.А. Расчет на прочность вращающихся дисков. М.: Машиностроение, 1978. 274 с.
3. Качанов Л.М. Основы теории пластичности. М.: Наука, 1969. 420 с.
4. Горохов М.Ю., Гецов Л.Б., Кутырев В.В., Голубовский Е.Р. Расчетно-экспериментальное исследование несущей способности модельных вращающихся дисков // Труды СПбГПУ № 489. Механика материалов и прочность конструкций. 2004. С. 194-200.
5. Михайлов А.Л. Проектирование и вибродиагностика деталей ГТД на основе исследования объемного напряженно-деформированного состояния. Рыбинск: РГАТА, 2005. 216 с.
6. Каримбаев К.Д., Серветник А.Н. Численное моделирование разгонных испытаний дисков турбомашин // Вестник двигателестроения. 2008. № 3. С. 130-134.
7. Бирфельд А.А., Волгин А.В. Верификация инженерной методики компьютерного моделирования разгонных испытаний дисков компрессоров ГТД // Двигатель. 2011. № 5. С. 28-29.
8. Maziere M., Besson J., Forest S., Tanguy B., Chalons H., Vogel F. Overspeed burst of elastoviscoplastic rotating disks. Part I: Analytical and numerical stability analysis // European Journal of Mechanics A/Solids. 2009. Vol. 28, no. 1. P. 36-44. DOI: 10.1016/j.euromechsol.2008.07.008
9. Maziere M., Besson J., Forest S., Tanguy B., Chalons H., Vogel F. Overspeed burst of elastoviscoplastic rotating disks. Part II: Burst of a superalloy turbine disk // European Journal of Mechanics A/Solids. 2009. Vol. 28, no. 3. P. 428-432. DOI: 10.1016/j.euromechsol.2008.10.002
10. Hosford W. Mechanical behavior of materials. Cambridge University Press, 2005. 531 p.
11. Морозов Е.М., Никишков Г.П. Метод конечных элементов в механике разрушения. 2-е изд., испр. М.: Изд-во ЛКИ, 2008. 256 с.
12. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. М.: Стандартинформ, 2005. 24 с.
13. Надаи А. Пластичность и разрушение твердых тел: пер. с англ. В 2 т. Т. 1. М.: Изд-во иностр. лит., 1954. 648 с.




Тематические рубрики:
Поделиться:
 
ПОИСК
 
elibrary crossref ulrichsweb neicon rusycon
 
ЮБИЛЕИ
ФОТОРЕПОРТАЖИ
 
СОБЫТИЯ
 
НОВОСТНАЯ ЛЕНТА



Авторы
Пресс-релизы
Библиотека
Конференции
Выставки
О проекте
Rambler's Top100
Телефон: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)
  RSS
© 2003-2017 «Наука и образование»
Перепечатка материалов журнала без согласования с редакцией запрещена
 Тел.: +7 (915) 336-07-65 (строго: среда; пятница c 11-00 до 17-00)