Портал освітньо-інформаційних послуг «Студентська консультація»

  
Телефон +3 8(066) 185-39-18
Телефон +3 8(093) 202-63-01
 (066) 185-39-18
Вконтакте Студентська консультація
 studscon@gmail.com
 facebook.com/studcons

<script>

  (function(i,s,o,g,r,a,m){i['GoogleAnalyticsObject']=r;i[r]=i[r]||function(){

  (i[r].q=i[r].q||[]).push(arguments)},i[r].l=1*new Date();a=s.createElement(o),

  m=s.getElementsByTagName(o)[0];a.async=1;a.src=g;m.parentNode.insertBefore(a,m)

  })(window,document,'script','//www.google-analytics.com/analytics.js','ga');

 

  ga('create', 'UA-53007750-1', 'auto');

  ga('send', 'pageview');

 

</script>

Вплив кристалографічної орієнтації монокристалічних матеріалів на напружений стан робочих лопаток турбін

Предмет: 
Тип роботи: 
Автореферат
К-сть сторінок: 
34
Мова: 
Українська
Оцінка: 
Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренка НАН України
 
Придорожний Роман Петрович
 
УДК 621.438.62-226-2
 
ВПЛИВ КРИСТАЛОГРАФІЧНОЇ ОРІЄНТАЦІЇ МОНОКРИСТАЛІЧНИХ МАТЕРІАЛІВ НА НАПРУЖЕНИЙ СТАН РОБОЧИХ ЛОПАТОК ТУРБІН
 
Спеціальність 05.02.09 – Динаміка та міцність машин
 
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук
 
Київ – 2008
 
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана на Державному підприємстві «Запорізьке машинобудівне конструкторське бюро «Прогрес» імені академіка О.Г. Івченка» Міністерства промислової політики України.
Науковий керівник: доктор технічних наук Зіньковский Анатолій Павлович Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренка НАН України (м. Київ) завідувач відділу коливань і вібраційної надійності.
Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Кравчук Леонід Васильович Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренка НАН України (м. Київ) завідувач відділу міцності елементів конструкцій з функціональними покриттями доктор технічних наук, професор Воробйов Юрій Сергійович Інститут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України (м. Харків) завідувач відділу нестаціонарних механічних процесів.
Захист відбудеться « 12 » червня 2008 р. у 1000 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.241.01 в Інституті проблем міцності ім. Г.С. Писаренка НАН України за адресою: 01014, Київ-14, вул. Тимірязєвська, 2.
З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту проблем міцності ім. Г.С. Писаренка НАН України.
Автореферат розісланий « 8 » травня 2008 р.
 
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
 
Актуальність теми. Надійність авіаційних газотурбінних двигунів (ГТД) у значній мірі визначається роботоздатністю робочих лопаток турбін. Це пов'язано з високим безупинно зростаючим рівнем діючих температур і навантажень, а також необхідністю істотного підвищення їх ресурсу при одночасному скороченні витрат на етапах від проектування і виробництва до експлуатації.
Удосконалення конструкції робочих лопаток турбін і підвищення ефективності їх охолодження, впровадження технології лиття монокристалів жароміцних нікелевих сплавів, які характеризуються істотною анізотропією фізичних і механічних властивостей, а також особливостями механізмів їх деформування і руйнування, обумовлюють необхідність підвищення достовірності визначення напружено-деформівного стану (НДС) і створення ефективних методів оцінки міцності турбінних лопаток як визначального моменту в забезпеченні надійності і ресурсу двигуна в цілому. Крім того, оскільки серійна технологія виготовлення лопаток допускає відхилення кристалографічної орієнтації (КГО) від заданої, актуальним також стає визначення можливості експлуатації таких лопаток і забезпечення їх ресурсу.
З огляду на викладене, достовірне визначення характеристик статичного і динамічного станів монокристалічних робочих лопаток турбін з урахуванням неминучої анізотропії властивостей матеріалу і впливу реальних експлуатаційних режимів навантаження представляє собою актуальну і разом з тим складну науково-технічну задачу.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана у відділі міцностних розрахунків і досліджень ДП «Івченко-Прогрес» у рамках планів науково-дослідних і дослідно-конструкторських робіт, що відповідають Державній комплексній програмі розвитку авіаційної промисловості України до 2010 року (Постанова Кабінету міністрів України від 12.12.2001 р.).
Мета роботи полягає в удосконаленні розрахунково-експериментальних методів аналізу статичного і динамічного станів монокристалічних робочих лопаток турбін і визначенні закономірностей впливу кристалографічної орієнтації монокристалічних матеріалів на напружений стан таких лопаток з урахуванням експлуатаційних режимів навантаження.
Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити наступні задачі:
розробити моделі охолоджуваних і неохолоджуваних робочих лопаток турбін та взаємодії по контактуючим поверхням бандажного і замкового з'єднань, які дозволяють враховувати їх конструктивно-технологічні особливості;
вибрати критерій оцінки напруженого і граничного станів монокристалічних лопаток з урахуванням кристалографічної орієнтації, а також механізмів деформування і руйнування монокристалів жароміцних нікелевих сплавів;
здійснити адаптацію розрахункових методів на основі методу скінченних елементів (МСЕ) із застосуванням тривимірних розрахункових моделей для визначення напруженого і граничного станів монокристалічних робочих лопаток;
провести аналіз впливу повзучості матеріалу, монтажного натягу по бандажних полицях і тертя по їх контактуючим поверхням на напружений стан лопаток і зміну умов їх контакту по полицях;
дослідити вплив таких експлуатаційних факторів як температура і частота обертання ротора на спектр власних частот і форм коливань лопатки в залежності від орієнтації осей монокристалічного матеріалу;
запропонувати розрахунково-експериментальний метод визначення границі витривалості монокристалічних лопаток;
розробити рекомендації з раціонального вибору кристалографічної орієнтації осей матеріалу, які забезпечують підвищення надійності і ресурсу робочих лопаток турбін.
Об'єктами дослідження є охолоджувані і неохолоджувані монокристалічні робочі лопатки турбін авіаційних ГТД, а предметом дослідження – їх характеристики статичного і динамічного станів.
Для вирішення сформульованих у роботі задач були використані сучасні методи вирішення наукових задач, а саме:
фізичного і математичного моделювання для побудови адекватних моделей об'єктів дослідження, що дозволяють враховувати їх конструктивні особливості, властивості матеріалу і характер зовнішніх факторів;
метод скінченних елементів і відповідні ліцензійні програмні комплекси для розрахунку НДС моделей монокристалічних робочих лопаток турбін.
Наукова новизна отриманих результатів полягає в адаптації розрахункових методів на основі МСЕ з застосуванням тривимірних розрахункових моделей монокристалічних лопаток для визначення їх напруженого стану та встановленні закономірностей впливу кристалографічної орієнтації матеріалів на характеристики статичного і динамічного станів, а саме: розподіл напружень в лопатках та зміну умов їх взаємодії по бандажних полицях, формування спектру власних частот і форм коливань, а також розробці методу визначення границі витривалості лопаток з урахуванням експлуатаційних режимів навантаження, на основі яких
Фото Капча