Презентация на тему Оценка прочности и прогнозирование ресурса рабочих колес авиационных ГТД

возможности анализа процессов и состояний, позволяет существенно уменьшить экономические

затраты на разработку и значительно сократить сроки создания авиационных ГТД. При этом с высокой степенью достоверности могут быть спрогнозированы ресурс и надёжность основных деталей авиационных ГТД.

* В своей работе, используя современные средства вычислительной техники, внедренные численные методы, а именно, метод конечных элементов, покажем последовательность создания геометрической объемной модели рабочего колеса компрессора ГТД, конечно-элементной модели данного объекта исследования, и, наконец, расчетной модели.

История эксплуатации данного рабочего колеса в составе ротора компрессора

низкого давления имеет случаи разрушения диска от основания межпазового выступа.

поверхности, объемы. Геометрическая модель сектора рабочего колеса компрессора авиационного

ГТД предназначена для импортирования в расчетный комплекс ANSYS для создания модели высокого уровня с цель проведения прочностных исследований.

Геометрические 3-D модели лопатки и диска, импортированные из Unigraphics в ANSYS.

том, что область, занимаемая конструкцией, разбивается на множественное число

подобластей. Последние носят название – конечных элементов, а сам процесс разбивки – генерацией конечно-элементной сетки, используя геометрическую модель объекта исследования.

* При генерации конечно-элементной сетки мы помнили, что критическая зона объекта исследования находится в основании межпазового выступа. Именно в этой зоне мы предельно уменьшили размер элемента, для получения более точного значения результатов расчета.

значительное сгущение конечных элементов, что обеспечивает более точное определение

напряжений в исследуемой зоне.

Конечно-элементная модель сектора диска

модель с учетом всех возможных внешних нагрузок:
- частота вращения;
-

учет центробежных сил, распределенных аэродинамических давлений на лопатки;
- учет нелинейного контактного взаимодействия диска с лопаткой;
- температурное поле;
- заданные ограничения перемещений.

* На конечно-элементной модели реализуем условие циклосимметрии: каждому узлу левой стороны диска соответствует узел правой стороны диска. Различие координат узлов только в угле проворота (угол сектора диска 360/z, где z -число лопаток).

замкового соединения диск-лопатка. Среди характеристик контакта обязательно учитываем трение.
Контактные

пары диск-лопатка (левая и правая)

с температурным полем

* Заметим, что температура обода ниже температуры ступицы, что является причиной увеличения окружных напряжений в ободной части диска. Следует заметить, что и по ширине обода тоже имеется температурный перепад, что усугубляет напряженное состояние в ободной части.

координат.
В качестве результатов расчета представлены:
- радиальные перемещения

рабочего колеса;
- радиальные напряжения;
- окружные напряжения;
- эквивалентные напряжения, служащие основанием для назначения ресурса детали.

Наглядно видно, как локализуется концентрация радиальных напряжений в основании

межпазового выступа

что окружные и радиальные напряжения в основании межпазового выступа

локализуются в непосредственной близости и определяют величину эквивалентных напряжений.

концентрируются в зоне основания межпазового выступа, тем самым ограничивая

ресурс детали.

Механические свойства титанового сплава ВТ3-1 показывают, что напряжения концентрации

значительно превышают предел текучести.

Зависимость предела прочности и предела текучести от температуры

замковых пазов с увеличением радиуса сопряжения донышка паза с

боковой поверхностью межпазового выступа.
Второй метод заключается в усилении диска, то есть выполнить усиление обода и, соответственно, ступицы.
Третий метод – переход на «двузубую ёлочку». Известно, что преимуществом замка «ёлочки» перед «ласточкиным хвостом» является именно усиление межпазового выступа в основании, где и концентрируются напряжения.
Четвертый метод – изменение геометрии донышка паза, а именно переход от плоской формы к закругленной, что позволяет увеличение радиуса перехода от донышка паза к рабочим поверхностям диска.