Исследование снижения усталостной прочности лопаток компрессора вследствие повреждения посторонними предметами
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
зки
СтупеньМатериал h, мм ?, мм
?цб
?и
%5НА ВТ8М0,40,50,13,273,054,65НА0,830,765,925,3895НА0,40,50,25,75,7080,15НА0,830,764,373,9885НА ЭИ78710,850,14,444,3915НА0,50,574,234,3329РК0,50,820,14,464,7969РК0,230,53,173,55109РК0,440,764,094,4789РК11,185,625,34413РК11,2550,16,205,69813РК0,90,7770,25,345,533РК1,61,0260,17,356,916
% - показывает на сколько процентов теоретический коэффициент концентрации при изгибе меньше коэффициента концентрации при растяжении.
Анализ полученных зависимостей показывает, что при одной и той же относительной глубине концентратора, в лопатке нагруженной центробежной нагрузкой имеет место больший теоретический коэффициент концентрации напряжений (Рис. 15, 16). Так, например, при относительной глубине концентратора =0,5 уменьшение теоретического коэффициента концентрации при изгибе составляет 6 %.
Для V-образного надреза теоретический коэффициент концентрации при растяжении возрастает с увеличением относительной глубины надреза (Рис. 16), это возрастание близко к линейному. Для V-образного надреза с увеличенным в 2 раза радиусом сопряжения в вершине ? значения теоретического коэффициента концентрации значительно меньше, так для надреза с ? =0,2 мм значения ?? на 30тАж40 % ниже, чем в случае ?=0,1 мм.
Рис. 15. Зависимости теоретического коэффициента концентрации при изгибе от относительной глубины повреждений для исследованных лопаток:
0 5НА V-образный надрез ?=0,1 мм, ? 9РК V-образный надрез ?=0,1 мм,
Вж 5НА V-образный надрез ?=0,2 мм, ? 13РК V-образный надрез ?=0,1 мм, ? 3РК V-образный надрез ?=0,1 мм.
Рис. 16. Зависимости теоретического коэффициента концентрации при растяжении центробежными силами от относительной глубины повреждений для исследованных лопаток:
0 5НА V-образный надрез ВТ8М ,
? 13РК V-образный надрез ?=0,1 мм,
Вж 9НА V-образный надрез ?=0,1 мм, ? 3РК V-образный надрез ?=0,1 мм, ? 5НА V-образный надрез ЭИ787-ВД.
Теоретический коэффициент концентрации для всех исследованных лопаток возрастает с увеличением относительной глубины надреза, это возрастание близко к линейному.
Процентное соотношение коэффициентов концентрации при различных способах нагружения невелико, поскольку природа возникающих реакций одна.
Таким образом, для лопаток с различными размерами, различной толщиной кромок, значения теоретического коэффициента концентрации зависят только от размеров концентратора: глубиной h и радиусом в вершине ?. Это объясняется локальным характером напряженного состояния в зоне концентрации напряжений.
В работе [21] предложено скорректированное соотношение Инглиса, полученное для изгибающей нагрузки (1.19). Полученные результаты по определению теоретических коэффициентов концентрации напряжений при растягивающей нагрузке от центробежных сил также подтверждают это соотношение.
(1.19)
Отклонение от этого соотношения для всех рассчитанных методом конечных элементов теоретических коэффициентов концентрации для отношения h/? в диапазоне 0,28тАж16,0 не превышает 10%. В таблице 7 приведены теоретические коэффициенты концентрации напряжений в исследованных лопатках с V-образным надрезом.
Таблица 7- ТКК в исследованных лопатках.
СтупеньМатериал ?цб?*цб %5НА ВТ8М3,273,1245НА5,925,3295НА5,75,705НА4,374,0575НА ЭИ7874,444,3525НА4,234,3549РК4,464,3529РК3,173,2739РК4,094,1519РК5,625,7113РК6,205,7813РК5,345,533РК7,3575
?цб - ТКК при растяжении центробежными силами;
?*цб - ТКК, полученный по формуле (1.19);
% - показывает отклонение всех рассчитанных методом конечных элементов теоретических коэффициентов концентрации от соотношения (1.19).
Из таблицы видно, что отклонение теоретического коэффициента концентрации для центробежной нагрузки ?цб от значения ?*цб не превышает 10%. При учете значений напряжений в анализе теоретических коэффициентов концентрации, полученных для центробежной нагрузки ?цб, результаты описываются соотношением (1.19) с достоверностью аппроксимации 0,9.
Поскольку соотношение (1.19) получено для широкого круга типоразмеров лопаток и широкого диапазона отношений h/?, его можно рекомендовать для оценки теоретических коэффициентов концентрации в лопатках компрессора с повреждениями - концентраторами различной формы на входной кромке.
Рис. 17. Зависимости теоретического коэффициента концентрации от размеров повреждения.
На Рис. 17 представлена зависимость всех полученных в работе теоретических коэффициентов концентрации напряжений от геометрических параметров концентраторов. Эти расчетные значения описываются соотношением (1.19). Оно может быть использовано вне зависимости от формы колебаний лопатки, испытываемой нагрузки и высоты положения концентратора на входной кромке.
Выводы по главе 3
Получены теоретические коэффициенты концентрации напряжений при растяжении центробежными силами в лопатках от V-образных надрезов, моделирующих эксплуатационные повреждения; исследовано влияние размеров надрезов, размеров лопаток на теоретические коэффициенты концентрации. Значения теоретических коэффициентов концентрации находятся в диапазоне 3,17 тАж 7,35.
Анализ полученных зависимостей показывает, что при одной и той же относительной глубине концентратора, в лопатке нагруженной центробежной нагрузкой имеет место больший теоретический коэффициент концентрации напряжений, чем для лопатки, испытывающей изгибающую нагрузку