5 Расчет термонапряженного состояния

5.1 Расчет сил и моментов, действующих на перо лопатки

На перо лопатки действует центробежная сила Р_цб и изгибающие моменты от действия газовых сил М_u и М_А.

Рисунок 5.1 - расчетная схема влияния моментов изгибающих сил

Рисунок 5.2 - расчетная схема влияния моментов изгибающих сил

,

где ρ – плотность материала, ρ_ЖС6K= .

м²–площадь сечения лопатки с учетом вычета площади каналов охлаждения определяем в пакете КОМПАС–V12.

=0,042 м–высота лопатки;

с^-1–угловая скорость вращения ротора;

м–средний радиус лопатки;

z=88–количество лопаток;

Изгибающие моменты от действия газовых сил определим следующим

образом:

5.2 Определение ресурса лопатки

Ресурс лопатки определяем по следующей формуле:

Где ч–назначенный ресурс двигателя;

ч–продолжительность полета;

мин –время работы на максимальном режиме за один полет;

Тогда ч;

Таким образом, назначаем ресурс проектируемой лопатки 1875 часа

5.3 Расчет термонапряженного состояния лопатки.

Расчет производим на ЭВМ с помощью подмодуля “Термонапряженное состояние”. Этот подмодуль рассчитывает поле напряжений, запасы прочности и другие величины, характеризующие плосконапряженное состояние, при длительном воздействии центробежных сил, изгибающего момента и неравномерного нагрева. В текстовом редакторе производим редактирование файла исходных данных для расчета термонапряженного состояния (SETAX.DAT). Исходные данные включают в себя следующие величины:

vova.set – файл сетки конечных элементов

-1

Gs6.dat – файл прочностных свойств материала лопатки (ЖС6-К)

1 1 1 – тип расчета (упругий, без учета ползучести)

1854.72 17.76 20.56 – нагрузки: удвоенная центробежная сила (кгс), удвоенный момент М_х (кгс∙см) и удвоенный момент М_у (кгс∙см).

1875 – продолжительность работы, час

1875 – продолжительность работы, час

Для расчета термонапряженного состояния запускаем программу GRID3.EXE. Это основная программа подмодуля, которая осуществляет расчет поля напряжений.

Расчет напряжений от действия центробежной силы рассчитываются по формуле , где N - центробежная сила, приложенная к сечению, Е(Х,У) – модуль упругости, dF(X,Y) – элементарная площадка.

Расчет напряжений от действия изгибающих моментов:

.

Температурные напряжения рассчитываются по формуле Биргера-Малинина. Входящие в формулы поверхностные интегралы рассчитываются численно по триангуляционной сетке.

После запроса указываем имя файла, содержащего данные о температурном поле лопатки (vova.tem). Результат будет занесен в файл с именем vova.sig. Для визуального просмотра поля напряжений (рисунок 5.1). заносим в командную строку поочередно следующие файлы:

Izol.exe vova.set Sig.dat

Рисунок 5.1–Поле напряжений в охлаждаемой лопатке

В ходе выполнения данного раздела были рассчитаны силы и моменты, действующие на перо лопатки, определен ресурс лопатки а также был произведен расчет термонапряженного состояния лопатки, в результате которого определен минимальный коэффициент запаса = 0.88 в точке №53, что не удовлетворяет нормам прочности.