Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Госник ДП

.pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
18.03.2015
Размер:
793.46 Кб
Скачать

1. Модели геометрии, используемые при моделировании прочностной надежности АД.

Стержень – один из параметров гораздо больше одного или двух других

Кольцо – два размера (ширина и толщина) намного меньше чем диаметр

Пластина – один из размеров (толщина) намного меньше чем два др.

Оболочка - характеризуется радиусом кривизны срединной поверхности (геометрическое место точек равноотстоящих от наружной и внутр-й поверхностей).Характеризсянебольшойтолщиной R кривизнысрединнойпов-ти.

Твердое тело – силовое кольцо на двигателе (большая толщина).

2. Модели нагружения, используемые при моделировании прочностной надежности АД.

Наиболее простые: сосредоточенные силы и моменты, распределенные нагрузки(аэродинам-е,массовые), объемные (силы инерции, гравитац-е). При расчете на прочность важно правильно учитывать все внешние нагрузки и хар-р их изменения по времени:

a)Статические

b)Повторно-статические

c)Циклическиенагрузки

d)Случайные (переменповремени).

3. Модели материала, используемые при моделировании прочностной надежности АД.

Все сплавы считаются условно изотропными. Композиционные материалы или конструкции, основой которых явл волокна, а матрицей явл сплавы AL – анизотропны. У нихнизкаястойкость к напряжениюсдвигапослоям.

4. Модели разрушения используемые при моделировании прочностной надежности АД.

а) Статическое. Для среднепластических и хрупких материалов разруш-е производится приσ = σв; б) Модель длительного статического разрушения. Многие детали исп длит статическое нагр-е в условиях повыш. температур. В этих случаях прочность зависит от длительности действ нагрузки и

температуры. σ=σт – предел длительной прочности, где t-температура, τ-время

 

 

τ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

действия нагрузки; в) Модель циклического разрушения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Многоцикловое усталостное разрушение (При

5

)

 

 

 

1 Ä ;

N 10

à

 

 

 

 

 

à

1 Ä . Где

à , à -амплитудные значения напряжений,

 

1 Ä

;

1 Ä

 

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

пределы выносливости деталей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ассиметричный цикл нагружения. При этом цикле расчет строится в

зависимости от: m m

и à ,Òà . Если они возрастают пропорционально, то

запасы прочности опр-ся:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

1

 

 

n

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K

 

,

-коэфассиметр-го цикла.

 

 

 

 

 

k

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

m

 

 

 

 

a

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nýêâ

 

 

n n

 

 

 

 

 

2

2

-запас проч. по эквивалентным напряжениям.

 

 

 

n

n

 

Малоцикловое. В условиях малоцикловогонагр-я набл. Перераспределение по числу циклов упруго-пластич-й деформации. Что определяет условия достижения предельных состояний элементов конструкции. При жестком нагружении задается амплитуда деформации.

 

a

 

max

 

min

2

a

- симметричное нагружение.

 

 

 

 

 

N

Модель Коффина:

 

mp

 

C

p ,где

 

àð -амплитуда пластической

 

 

 

 

 

 

 

 

ap

 

p

 

 

деформации, N p -среднее число циклов до разрушения, mp , ñp -некоторые const

для конкретного материала.

Малоцикловое разрушение зависит от пластичности материала. В общем случае условие малоцикл-й прочности должно учитывать обычную усталость. В практике исп-ся экспериментальная формула Мэнсона,связывающая амплитуду полных деформаций цикла с числом циклов до разрушения.

 

 

1

 

1

0.6

N p 0.6

 

1.7 B

N p 0.12

la

ln

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

1

 

 

E

5. Количественные критерии прочностной надежности АД. Методы моделирования прочностной надежности, методы натурных испытаний.

Вероятностьбезотказнойработы.

 

P t

 

 

N

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

i

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

N

 

 

t

 

, где

N

 

-кол-во исправных дв-й,

 

 

 

 

 

 

 

 

u

i

 

 

 

 

0

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кол-во дв-й к моменту времени

t

i .

 

 

 

Вероятностьотказа

Q t

 

1 P t

 

i

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

0

 

ti

- общее

f

Плотностьраспределенияотказов

t

 

1

dN

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

a

i

 

N

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

N

 

dt

где

 

 

 

 

a

i

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-кол-во отказквшихдв-й к моменту

t

i

 

.,

f ti - число отказов в единицу времени, отнесен-й к общему кол-ву дв-й, наход-ся в эксплуатации.

Интенсивностьотказов

t

 

 

1

 

dN

 

t

 

 

 

 

 

 

a

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

N

 

t

 

dt

 

 

 

u

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

Отнесено к кол-ву исправныхдв-й.

I. –

областьприработочныхотказов II. - эксплуатация

III. – зонаизносовыхотказов

6. Модели геометрии и нагружения рабочих лопаток. Системы координат. Расчетные режимы.

Рабочие лопатки компрессоров и турбин нах-ся под действием 2х осн-

хнагрузок:

Центробежных (растягивающих в радиальном направлении)

Газовых (изгиб-е и скручивающие)

Указанные нагрузки вызывают растяжение, изгиб и кручение лопаток. В зависимости от конструкции пера и бондажной полки они могут появиться не только от газовых,но и от ц/б сил. В лопатках газовых турбин действ большие термич-е напр-я из-за неравномерности распределения темп-р по сечению и по радиусу.

В кач-ве расчетных для оценки прочности лопаток принимаются след-е режимы:

Стендовый (

nô èçmax

t

ë max

 

)

Vпол max на уровне земли.

Hпол max , газовые силы-min, изгиб от ц/б сил-max. Оси координат, принимающие при расчетах.

Начало координат-в ц.м. корневого сечения лопатки

OX-по направлению вращения двигателя, OY-противоположно.

7. Растяжениелопаткицентробежнымисилами.

Выделим элемент лопатки высотой dr/ . Ц/б

сила, действ на

этот

эл-т:

dP

2

Frdr

где

ρ-

 

 

 

,

плотность

мат-ла,

ω-

угловая

 

скорость

раб

колеса,

 

 

F-площадь

попекречного сечения лопки на радиусе r. Ц/б сила, действ в сеч-и 1-1 спред-ся

всей ц/б силой, действ-й на расстоянии от1-1 до верху.

 

 

P

2

 

R

Frdr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

,

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

p

F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В общем случае F по ее длине изм-ся по сложному закону, поэтому вычисление ведется численным методом.

Для оценки хар-рараспр-я напр-й по длине лопатки можно принять осредненный з-н измен- я ее площади поперечного сеч-я по длине лопатки.

F F az

q

 

 

 

 

, где

F

-сечение,

0

0

 

 

 

 

F F

попер-го сечения по длине.

r

0

 

 

z-координата по длине, q-хар-р измен-я

al

q

a

F F

0

 

r

 

 

 

 

 

 

 

l

q

 

 

 

 

 

q>1. поперечное сечение изм-ся по параболическому з-ну, q<1 - -«-«-«-«-по гиперболическому з-ну, q=1 - - -«-«-«-«-по линейному з-ну. Zcположениец.т. пералопатки.

8.Изгиб рабочей лопатки газодинамическими силами

Методика расчета изгиб мом-ов едина для лопаток турбин и компрессоров. Отличие состоит в знаках и величинах, опред-х напр-ми ск-ей и величинами давлений.

q

x

t

p p

c

 

c

c

 

 

 

z

 

1

2

 

1 1a

2a

1a

 

q

y

t

z

 

c

c

c

 

 

 

 

 

 

 

1 1a

 

2u

1u

 

 

 

 

, где tz-шаг лопатки, р1 р2,с1а с2а, с1и

с2и-стат давления, осевые составляющие, окружные состав-е скоростей перед и за РК.

c

-массовый расход раб тела через ЛМ, отнесенный к единице F

1

1a

проходного сечения.

p

p

 

 

 

( 1

 

2 )-разность стат давлений на единицу длины лопатки.

c

c

c

 

-сила реакции, опред-я изменением кол-ва движения газа. В

1

1a

2u

1u

 

направлении оси ОY сила определяется только изменением кол-ва движения газа.

В ступенях компр-ра изменение кол-ва движения по ступеням не велико и qx

имеет знак минус, а

qy

положительный, т.к. лопатки создают положительную

закрутку и

c

c

0, qx

0

,т.к. Р1>Р2 и

c

c

2u

1u . В турбине qx

2u

1u .

Элементарные моменты от газовых сил(

q

dz, q

dz

 

x

y

 

 

dM

x

q

y

(z

0

z )dz

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

z1 будут:

 

dM

 

q

(z

 

z )dz

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗависимостиMx, My :

 

 

 

qy 0.5(l z1 )

2

 

M x

 

 

 

qx 0.5(l z1 )2

 

M y

 

 

 

 

 

), создаваемые в сечении с корд-й

9.Изгиб рабочей лопатки центробежными силами.

Если ц.м. сечений не лежат на одной радиальной оси ОZ, то ц/б сила создаст в лопатке изгиб и крут моменты. Величины и знаки моментов будут зависеть от величин и напряжения смещений ц.м. сечений от радиальной оси ОZ.

Изгибающий момент, создаваемый в сечении с корд Z1 элементар силами будет:

MM

ix

iy

 

2

 

l

F (z) R

 

 

 

z1

 

0

2

l

F (z) R

 

 

 

z1

 

0

z1

z1

yc xc

y

y

c1

c

x

dz

c1

 

 

1

 

 

 

z z

dz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

Значения Ус,Хсявлсложн зависим-ми функции длины лопатки, кот, как правило, не интегрируются. Подбором Ус,Хс можно задать любое распределение изгиб-х моментов от инерционных сил по длине лопатки. Этим пользуются для компенсации изгиб-х моментов от газовых сил изгиб моментами от ц/б сил.

Компенсация изгиба всегда частична,т.к. ц/б силы изм-ся ~ 2 .а газовые силы~ω.

10. Компенсация изгибающих моментов от газодинамических сил в рабочих лопатках ГТД.

Если ц.м. сечений не лежат на одной радиальной оси ОZ, то ц/б сила создаст в лопатке изгиб и крут моменты. Величины и знаки моментов будут зависеть от величин и напряжения смещений ц.м. сечений от радиальной оси ОZ.

Изгибающий момент, создаваемый в сечении с корд Z1 элементар силами будет:

M

 

 

 

 

 

F (z)

 

R z

 

y

y

 

 

y

z z

dz

 

 

 

 

 

2

 

l

 

 

 

 

 

c1

 

c

 

 

 

 

 

ix

 

 

 

z1

0

1

c

 

1

 

 

M

 

 

2

 

l

F (z)

 

R z

 

x

x

 

dz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

iy

 

 

 

z1

 

0

1

 

c

c1

 

 

 

 

 

Значения Ус,Хсявлсложн зависим-ми функции длины лопатки, кот, как правило, не интегрируются. Подбором Ус,Хс можно задать любое распределение изгиб-х моментов от инерционных сил по длине лопатки. Этим пользуются для компенсации изгиб-х моментов от газовых сил изгиб моментами от ц/б сил.

Компенсация изгиба всегда частична,т.к. ц/б силы изм-ся ~ 2 .а газовые силы~ω.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]