Сверхмногоцикловое усталостное разрушение титановых дисков компрессора
Автор: Бураго Николай Георгиевич, Журавлев Алексей Борисович, Никитин Илья Степанович
Статья в выпуске: 1, 2013 года.
Бесплатный доступ
Описана процедура расчета напряженного состояния диска компрессора газотурбинного двигателя в полетном цикле нагружения (режим малоцикловой усталости – МЦУ) и при низкоамплитудных вибрациях лопаток (режим сверхмногоцикловой усталости – СВМУ). Исследуются критерии и модели многоосного разрушения в условиях малоцикловой усталости и в условиях сверхмногоцикловой усталости. Определены параметры моделей на основе экспериментальных данных одноосных усталостных испытаний при различных коэффициентах асимметрии цикла. С использованием рассчитанного напряженного состояния с помощью моделей многоосного усталостного разрушения получены оценки долговечности диска компрессора для альтернативных механизмов усталости МЦУ и СВМУ. С целью подтверждения полученных результатов решены две задачи теории упругости для кольцевого диска, моделирующие центробежные нагрузки от лопаток (аналог режима МЦУ) и нагрузки от кручения лопаток (аналог режима СВМУ). Оценки долговечности также указывают, что усталостное разрушение в режимах МЦУ и СВМУ может происходить за одинаковый период реального времени.
Сверхмногоцикловая усталость, малоцикловая усталость, критерии многоосного усталостного разрушения, численное моделирование, долговечность, концентрация напряжений, диск компрессора, колебания лопаток, полетный цикл нагружения
Короткий адрес: https://sciup.org/146211465
IDR: 146211465 | УДК: 539.3
Very-high-cycle fatigue facture of titanium compressor disks
In the present paper there is outlined the procedure of stress state calculation for compressor disk of gas-turbine engine during flight-loading cycle (low-cycle fatigue regime – LCF) and under low-amplitude blade vibrations (very high-cycle fatigue – VHCF). The criteria and models of multiaxial fracture are studied in the case of low-cycle fatigue and in the case of very high-cycle fatigue. The model parameters are determined by using the experimental data of uniaxial fatigue tests for various asymmetry coefficients of the cycle. On the basis of the calculated stress state using multiaxial fatigue fracture criteria, the durability estimations for compressor disks are obtained for alternative mechanisms of LCF and VHCF. Two elasticity problems for circular disk are solved for confirmation of the numerical results obtained. In the first problem the centrifugal loading from the blades (analogue of LCF regime) was modeled. In the second problem loading from blade torsion (analogue of VHCF regime) was modeled. The durability estimation also shows that the fatigue fracture in LCF and VHCF regimes can take place for the same period of real time.
