1. Постановка задачи

В данном курсовом проекте нами будет производиться расчёт напряженно-деформированного состояния диска турбины. Геометрические размеры рассчитываемого диска представлены на Рис. 1.1

Рис. 1.1 Геометрия диска

В таблице 1.1 представлены значения параметров, изображенных на Рис. 1.1

Таблица 1.1

Параметр	Значение
øa	105
øb	150
øc	257
ød	305
øe	465
øf	504
øg	323
øq	340
øo	404
h	2
i	100
j	31,5
k	5,5
m	31,5
n	18,5
p	22
s	22
Rr	6
Rrr	3

В качестве материала для рассчитываемой модели нами был выбран никелевый жаропрочный гранулируемый сплав ЭП-741П (ХН53КВМТЮБ), свойства которого указаны в таблице 1.2.

Таблица 1.2

Температура	Модуль Юнга	Температурный коэффициент линейного расширения	Коэффициент теплопроводности	Плотность	σ0,2	σв	δ5	ψf
С°	E*10-11, Па	α*105, 1/ºС	λ, Вт/м*ºС	кг/м3	МПа	МПа	%	%
20	2,07	1,15	0,02	8380	835	1348	30,5	31,5
100	-	1,21	0,024		-	-	-	-
200	-	1,29	0,028		-	-	-	-
300	-	1,36	0,031		-	-	-	-
400	-	1,44	0,035		-	-	-	-
500	-	1,48	0,039		-	-	-	-
600	-	1,4	0,042		-	-	-	-
700	-	1,51	0,046		-	-	-	-
750	1,75	-	-		765	1105	34	36,5
800	1,73	17,35	0,056		740	925	25,5	30

2. Ход расчёта

2.1 Общий ход расчёта

Для решения задачи, поставленной перед нами, как уже было сказано ранее, воспользуемся пакетом ANSYS 15.0. Полный план курсового проекта представлен на Рис 1.2, на нем отображено рабочее окно ANSYS Workbench, с созданным проектом расчёта.

Рис. 2.1 Рабочее окно ANSYS Workbench

Создание проекта начинается с активации модуля «Geometry» (Рис. 1.2), в котором создается двухмерная геометрическая модель. В данном модуле также производиться параметризация некоторых размерных параметров.

Активируется модуль «Steady-State Thermal», расчёт теплового состояния, с импортом в него ранее созданной геометрии. Данный расчет производиться с целью более точного определения напряженно-деформированного состояния (НДС). Потребность в данном модуле заключается как в определении тепловых напряжений, вносящих свой вклад в общее НДС, так и в зависимости свойств материала от температуры.

Добавление модуля «Static Structural», прочностной расчёт, с импортом геометрии и поля распределения температур, полученного в «Steady-State Thermal». На выходе из данного модуля будет получено распределение деформаций, относительных пластических деформаций и напряжений по полотну диска. Максимальные напряжения, возникающие в диске, являются тем параметром, по которому будет производиться оптимизация геометрии диска.

Следующим этапом расчёта будет модуль оптимизации «Response Surface Optimization». Задав диапазоны изменения геометрических параметров, получаем математическую модель зависимости максимальных напряжений от изменяемых параметров. Здесь же будут предложены геометрические параметры, обеспечивающие максимум и минимум максимальных напряжений.

По предложенным оптимизационным модулем геометрическим параметрам, обеспечивающим минимум максимальных напряжений, строим пространственную модель диска с дальнейшим тепловым и прочностным расчётом. Целью расчёта пространственной модели является уточнение значений напряжений и деформаций, возникающих в диске.

Тепловой расчёт пространственной модели производиться аналогично расчёту плоской задачи.

Прочностной расчёт пространственной модели производиться аналогично расчёту плоской задачи.