Термонапряженное состояние монокристаллической охлаждаемой лопатки с учетом аксиальной ориентации кристаллографических осей

Автор(и)

  • Yu. Vorobiev
  • R. Rzadkowski
  • N. Ovcharova
  • T. Berlizova

Ключові слова:

Охлаждаемая лопатка, термоупругие напряжения, кристаллографические оси, аксиальная ориентация, трехмерные модели, метод конечных элементов

Анотація

Досліджується термопружний стан монокристалічної лопатки з вихровою і частково плівковою системами охолодження. Задача вирішується в тривимірній постановці з використанням методу скінченних елементів. Відомо, що орієнтація кристалографічних осей істотно впливає на розподіл полів напружень. Коли змінюється орієнтація кристалографічних осей, відбувається перерозподіл всіх напружень і зміна всієї картини напружено-деформованого стану лопатки. Дана робота є продовженням серії робіт авторів, в яких розглядається вплив відхилення азимутальної орієнтації кристалографічних осей на термопружний стан монокристалічної охолоджуваної лопатки. Тому в даній роботі проведено дослідження вплив аксіальної орієнтації кристалографічних осей на розподіл термопружних напружень в об’ємі лопатки. Чисельні дослідження дозволили показати зміну максимальних температурних напружень при повороті кристалографічних осей в площині yz навколо осі х і в площині хz навколо осі у. З міркувань забезпечення міцності лопатки доцільно обмежити просторовий поворот кристалографічної осі [001] в межах 12 - 15. Ці обмеження аналогічні необхідності забезпечення розкиду власних частот лопатки в межах 8 - 10%. Дослідження дозволило виявити вплив зміни аксіальної орієнтації кристалографічних осей на напружено-деформований стан лопатки. Виконано узагальнення результатів попередніх досліджень на обмеження відхилень кристалографічних осей. Загальна картина напружено деформованого стану циклічно повторюється при повороті кристалографічних осей на 90. Місця локалізації термопружних напружень часто збігаються з місцями локалізації вібраційних напружень, що створює додаткову небезпеку.

Посилання

Nozhnitskiy YU.A., Golubovski Ye.R O prochnostnoy nadezhnosti monokristallicheskikh rabochikh lopatok vysokotemperaturnykh turbin perspektivnykh GTD. Prochnost' materialov i resurs elementov energooborudovaniya Tr. TSKTI, Sankt Petersburg: 2009. Vyp. 296. P. 74-82.

Shalin R.Ye., Svetlov I.L. at all Monokristally nikelevykh zharoprochnykh splavov. Moscow: Mashinostroyeniye,1997. 336 p.

Wolf D. S. Stress analysis of a fist turbin vane using 3-dimantional model with non-linear material behaviour subjected to transient temperatures. AIAA Pap. 1981 No 1437. 5 p.

Pridorozhnyy R.P. Raschetnoye issledovaniye ob"yemnogo napryazhenno-deformirovannogo sostoyaniya monokristallicheskoy okhlazhdayemoy lopatki turbiny. Aviatsionno-kosmicheskaya tekhnika i tekhnologiya, 2002. Vol. 34. P. 119-123.

Pridorozhnyy R.P., Sheremet'yev A.V. Vliyaniye kristallograficheskoy oriyentatsii na ob"yemnoye napryazhenno-deformirovannoye sostoyaniye monokristallicheskoy neokhlazhdayemoy lopatki turbiny. Vestnik dvigatelestroyeniya. 2003. Vol.1. P. 47-51.

Pridorozhnyy R.P., Sheremet'yev A.V., Zin'kovskiy A.P. Vliyaniye kristallograficheskoy oriyentatsii na spektr sobstvennykh kolebaniy i predel vynoslivosti monokristallicheskikh rabochikh lopatok turbin. Problemy prochnosti. 2008. No 5. P. 15-27.

Vorob'yev Yu.S., Ovcharova N.Yu., Zhondkovski R., Berlizova T.Yu. Napryazhenno deformirovannoye sostoyaniye okhlazhdayemoy monokristallicheskoy lopatki GTD v temperaturnom pole s uchetom vliyaniya oriyentatsii kristallograficheskikh osey. Kompressornoye i energeticheskoye mashinostroyeniye. 2015. No 4. P. 15 - 19. ISSN 2413-4554.

Vorob'yev Yu.S., Ovcharova N.Yu., Zhondkovski R., Berlizova T.Yu. Vliyaniye azimutal'noy oriyentatsii kristallograficheskikh osey na termouprugoye sostoyaniye lopatki GTD s vikhrevoy sistemoy okhlazhdeniya. Problemy prochnosti. Kyyiv: 2016. No 3. P. 15-24.

Vorobiov Iu.S. at all Vibration characteristics of cooled single-crystal gas turbine blades. Journal of vibration engineering & technologies. December 2014. Vol. 2, No. 6. P. 537-541.

##submission.downloads##