Рис. 1. Температурное состояние на режиме “максимал” (
а
) и “минимал” (
б
):
1
— последняя перегородка
Т
min
;
2
— выходная кромка;
3
— входная кромка с
максимальной температурой
Лопатка выполнена из жаропрочного сплава на никелевой основе.
Свойства материала считались изотропными.
Для расчета кинетики НДС использовали уравнение теории упроч-
нения [1, 2]:
dε
cr
dτ
=
C
1
σ
C
2
ε
C
3
cr
e
−
C
4
T
,
где
ε
cr
— деформация ползучести;
σ
— напряжение;
T
— температура;
τ
— время;
C
1
. . .
С
4
— постоянные материала.
Для охлаждаемых лопаток современных турбин характерно слож-
ное НДС, поэтому в настоящей работе рассмотрены эквивалентные
напряжения и деформации по Мизесу:
σ
=
r
(
σ
1
−
σ
2
)
2
+ (
σ
2
−
σ
3
)
2
+ (
σ
3
−
σ
1
)
2
2
;
ε
=
1
1 +
μ
r
(
ε
1
−
ε
2
)
2
+ (
ε
2
−
ε
3
)
2
+ (
ε
3
−
ε
1
)
2
2
.
Задача определения кинетики обобщенного плоско-деформирован-
ного состояния сечения лопатки решена с помощью КЭ комплекса
ANSYS. Используемый тип элемента — Plane183.
Методы расчета кинетики НДС и определения запасов дли-
тельной статической прочности в условиях циклического нагру-
жения.
Расчеты кинетики НДС и статической прочности выполнены
тремя методами.
Метод I — традиционный [3], при котором каждый режим работы
лопатки турбины рассчитывается по отдельности, запасы длительной
статической прочности на одном режиме вычисляются по эквивалент-
ным напряжениям, а при работе на двух режимах — линейным сумми-
рованием повреждаемостей за каждый режим.
Метод II — прямой, при котором расчет изменения НДС проводит-
ся непосредственно в процессе циклического нагружения на каждом
режиме цикла непрерывно до исчерпания всех 2000 циклов, т.е. на
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2011. № 3 79
