Diagnostics of the presence of a fatigue crack in the compressor blade using the spectrum of vibration amplitudes at the superharmonic resonance

Анотація

В роботі представлено результати чисельних досліджень на базі скінченноелементного моделювання вимушених коливань конструктивного елемента з тріщиною втоми, та визначено вплив її наявності на вимушені згинні коливання пера лопатки компресора при супергармонічному резонансі порядку 1/2. В якості об'єкту дослідження розглядається перо лопатки компресора з малим кутом закрутки. Його коливання у площині мінімальної жорсткості збуджувались кінематичним переміщенням торцевих елементів пера. Тріщина втоми моделювалась математичним розрізом. Було розглянуто два місцеположення тріщини – на вхідній кромці та на спинці пера лопатки. Непостійність контакту берегів тріщини, обумовлена її почерговим відкриттям і закриттям викликає нелінійність, яка була врахована шляхом розв’язання контактної задачі. Для оцінки нелінійної динамічної поведінки пера лопатки використовується вібродіагностичний параметр, а саме, відношення амплітуд переміщень домінуючих гармонік при супергармонічному резонансі порядку 1/2. За результатами досліджень встановлено, що, незалежно від місцеположення тріщини, характер зазначеного відношення однаковий для всіх осей коливань пера лопатки. При цьому, при коливаннях у площині мінімальної жорсткості, спостерігається «дихання» тріщини втоми на спинці пера, що дозволяє зафіксувати її місцеположення, яке відповідає різкій зміні відношення амплітуд домінуючих гармонік переміщень уздовж відповідної осі.