Исследование снижения усталостной прочности лопаток компрессора вследствие повреждения посторонними предметами
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
т к спинке лопатки. Чем больше длина трещины, тем большее значение имеет коэффициент интенсивности в каждой точке фронтов трещин.
При расчете функции формы использовалась формула (1.27)
, (1. 27)
где =22 кгс - напряжение, определенное для гладкой лопатки экспериментально [14].
Зависимость коэффициента формы от длины трещины (Рис. 25) показывает, что с увеличением длины трещины коэффициент формы на корыте, т.е. в точке А уменьшается, на спинке, т.е. в точке D - увеличивается. В промежуточных точках (В и С) коэффициент формы уменьшается и имеет примерно одинаковый порядок.
Как сказано выше пороговый КИН является характеристикой материала (Табл. 8). Из этого критерия при известном , легко определяется пороговое значение напряжения (Табл. 12) для известного размера трещины а (1.23).
На Рис. 26 показана зависимость порогового значения напряжений в точке А, т.е. на корыте лопатки, от длины трещины. При увеличении длины трещины пороговое значение напряжения постепенно уменьшается. Это означает, что чем больше длина трещины, тем быстрее произойдет поломка лопатки при неизменной нагрузке.
Рис. 25. Зависимости функции формы от длины трещины:
- функция формы в точке А ,
- функция формы в точке В ,
- функция формы в точке С ,
- функция формы в точке D
Рис. 26. Зависимости порогового значения напряжений от длины трещины
Эффективный коэффициент концентрации напряжений определяется как отношение напряжения в гладкой лопатке=51,7 кгс, в точке нанесения фронта трещины к критическому значению напряжений ?th (Табл. 12).
Таблица 12 - Значения эффективных коэффициентов концентрации, критических значений напряжений, на корыте лопаток с трещинами длиной 1, 2, и 4 мм
а, мм113,7093,77129,6215,37449,2755,574
Зависимость эффективного коэффициента концентрации от длины трещины показана на Рис. 27. Для титановых лопаток с трещиной, эффективный коэффициент концентрации К? лежит в пределах 3,7-5,56. С увеличением длины трещины он несколько возрастает.
Из Рис. 27 видно, что значения К?, полученные расчетным методом, согласуются со значениями, полученными экспериментально.
Рис. 27. Зависимости эффективного коэффициента концентрации от длины трещины: - экспериментальные значения, -расчетные значения.
Для определения среднего по фронту трещины значения коэффициента интенсивности напряжений (1. 28) рекомендуется использовать энергетический метод в сочетании с конечно-элементным расчетом напряженно-деформированного состояния энергии упругой деформации W лопатки с трещиной (1.29)
, (1. 28)
где S - площадь фронта трещины.
, (1. 29)
где Х- прогиб (Таблица 13).
Таблица 13 - Значения прогибов, энергии упругой деформации, площадей фронтов трещин, коэффициентов интенсивности напряжений на корыте лопаток с трещинами длиной 1, 2, и 4 мм
а, мм,мW, м212,1030,1051,0232,88422,1280,1062,02746,85842,220,1114,92348,604
На Рис. 28 показана зависимость коэффициента интенсивности напряжений от площади фронта трещины. Приведен аппроксимирующий график полученных значений.
Рис. 28. Зависимость коэффициента интенсивности напряжений от площади фронта трещины.
Выводы по главе 4
Процессы развития трещин изучает механика разрушения.
Механическое состояние локальной зоны предразрушения вблизи фронта трещины описывается коэффициентом интенсивности напряжений (КИН), который является характеристикой поля напряжений в этой зоне.
Коэффициент интенсивности напряжений зависит от внешней нагрузки и размера трещины.
Определены коэффициенты интенсивности напряжений для лопаток с трещинами К? , значения которых лежат в пределах 3,7-5,56. Коэффициент интенсивности напряжений имеет меньшее значение на корыте и возрастает к спинке лопатки. Чем больше длина трещины, тем большее значение имеет коэффициент интенсивности в каждой точке фронтов трещин.
Зависимость коэффициента формы от длины трещины показывает, что с увеличением длины трещины коэффициент формы на корыте, т.е. в точке А уменьшается, на спинке, т.е. в точке D - увеличивается. В промежуточных точках (В и С) коэффициент формы уменьшается и имеет примерно одинаковый порядок.
Для определения среднего по фронту трещины значения коэффициента интенсивности напряжений использовался энергетический метод в сочетании с конечно-элементным расчетом напряженно-деформированного состояния энергии упругой деформации W лопатки с трещиной.
Заключение
В процессе выполнения дипломного проекта были получены следующие результаты.
Разработана методика оценки снижения усталостной прочности лопатки при наличии повреждения.
Определены теоретические (геометрические) коэффициенты концентрации напряжений для лопаток с V-образными надрезами.
Проанализировано влияние вида нагружения на теоретические коэффициенты концентрации напряжений.
Определены коэффициенты интенсивности напряжений для лопаток с трещинами.
Проведен анализ прочности детали с трещиной при циклическом нагружении в рамках линейной механики разрушения
Определено среднее по фронту трещины значение коэффициента интенсивности напряжений энергетическим методом в сочетании с конечно-элементным расчетом напряженно-деформированного состояния энергии упругой деформации W лопатки с трещиной.
Разработана методика оценки сохранения работоспособности при появлении дефекта.
Определены коэффициент