11

6 Расчет температур и напряжения в критической точке лопатки на всех режимах опц

Постановка задачи – необходимо рассчитать температуры и напряжения в критической точке лопатки на всех режимах ОПЦ. Упрощенный ОПЦ двигателя Д-336 приведен на рисунке 1.

Получить приближенные оценки значений и на различных режимах ОПЦ по следующим формулам:

– напряжение в критической точке лопатки на базовом режиме ОПЦ,

– величина средней интенсивности оборотов на i-ом режиме ОПЦ,

– температура в критической точке лопатки на i-ом режиме ОПЦ,

– температура в критической точке лопатки на базовом режиме.

Полученные величины упругих напряжений сравниваем со справочными данными по пределам текучести материала для соответствующих температур Т_i с целью выявления особых режимов ОПЦ, на которых возникают пластические деформации .

Таблица 3 - Результаты расчетов температур Т_i и упругих σ_уi на режимах ОПЦ

№	режимы		, 1/мин	, часы	,	, МПа	МПа	, МПа	Приме чание	, МПа
1	Малый газ	0.55	8140	0,0834	421,7	92,6	166,7	680
2	Взлетный	1.1	16280	0,0834	843,5	370,6	667	560	Особый режим	605
3	Номинальный	1	14800	0,567	766,8	306,3	551	570
4	Полетный МГ	0,7	10360	0,0333	536,7	150	270	610

Отметим, что режим малый газ практически не влияет на ресурс лопатки, поэтому он исключается из расчета повреждаемости лопатки по критерию длительной прочности.

Определение упруго-пластических напряжений на особых режимах ОПЦ, на которых они возникают

Для особых режимов ОПЦ по справочным данным строим диаграммы "" материала лопатки для соответствующих режиму ее температур.

Далее, исходя из соответствующих особым режимам значениям проводим гиперболу Нейбера в соответствии с формулой

до пересечения с кривой "". Точка этого пересечения с координатами σ_i и ε_i, соответствует искомому НДС критической точки лопатки с учетом пластических деформаций.

Гипербола Нейбера начинается из точки пересечения горизонтальной прямой и продолжения линейного участка диаграммы "».

Рис.6 – Определение упруго-пластических деформаций

7 Расчет повреждаемости лопатки на длительной прочности (дп) за один обобщенный полетный цикл (опц)

7.1 Необходимо определить время до разрушения материала лопатки на i-х установившихся режимах ОПЦ.

Первый способ заключается в построении на основе модели Ларсена-Миллера более простой модели «Кривые длительной прочности» для всех i температур . Для этого необходимо:

1. Задаться значениями времени до разрушения . По формуле определить значение параметров Ларсена-Миллера для указанных .

2. Подставить значения в уравнение модели Ларсена-Миллера и найти значение . Кривая Ларсона-Миллера приведена на рисунке 6.

Результаты вычислений заносим в таблицу 4.

Таблица 4 - Результаты построения кривых ДП материала лопатки для температур на взлетном, номинальном и крейсерском режимах ОПЦ.

Режимы	Максимальный							Максимально продолжительный
Время до разрушения	10	100	1000	10000	…	10000000	10		100	1000	10000	…	1000000000
	1	2	3	4			1		2	3	4
	17787	18634	19481	20328		22869	16690,8		17485,6	18280,4	19075,2		23049
	2.938	2.933	2.923	2.907		2,82	2.9399		2.9395	2.9359	2.9284		2,811
	50,657							62,216

Полученные таким образом кривые ДП материала лопатки для указанных режимов поместим на рисунке 7.

Рисунок 7 – Кривые ДП материала лопатки турбины для i-го режима ОПЦ

3. По кривым длительной прочности для соответствующих температур и значениям найти время до разрушения .

Если кривая ДП для режима имеет возрастающий характер, но с возрастанием напряжения время до разрушения должно убывать, тогда на этом режиме определяем вторым способом.

Второй способ заключается в крупномасштабном построении зависимости по уравнению Ларсена-Миллера. Задаваясь значениями из построенной кривой Ларсена-Миллера определяются и далее, исходя из формулы , значения .

7.2. Определить повреждаемости лопатки по ДП на каждом режиме и суммарную за один ОПЦ по формуле:

Результаты расчетов заносим в таблицу 5.

Таблица 5 - Расчет повреждений лопатки П_{ДП, ОПЦ} по ДП по отдельным режимам и в целом по ОПЦ.

Номер режима	Обозначение режима	Время работы ti на i-ом режиме	Время tpi до разрушения	Повреждение на i-м режиме
1	Максимальный	6 мин.	0,055*108
2	Максимально продолжительный	1800 мин.	7,08*108

П_{ДП, ОПΣ}=

7.3. Находим параметр из известной модели ДП.

где и - значения напряжений для заданных значений и . Рекомендуется задавать и .