Особенности моделирования напряжений в окрестности вершины трещины при колебаниях лопаточного аппарата турбомашин

• Дата: 2014
• Автор: Чугай, М.А.
• Формат: Стаття
• Мова: Russian
• Опубліковано: Інстиут проблем машинобудування ім. А.М. Підгорного НАН України 2014
• Назва видання: Проблемы машиностроения
• Теми: Динамика и прочность машин
• Онлайн доступ: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/81014
• Назва журналу: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Цитувати: Особенности моделирования напряжений в окрестности вершины трещины при колебаниях лопаточного аппарата турбомашин / М.А. Чугай // Проблемы машиностроения. — 2014. — Т. 17, № 3. — С. 25-32. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.

Исследуется вибрационное состояние компрессорной лопатки с повреждениями. Моделирование объектов проводилось на основании трехмерного подхода метода конечных элементов с использованием специальных сингулярных конечных элементов, отражающих особенности напряженно-деформированного состояния в окрестности вершины трещины. Использование трехмерных конечноэлементных моделей обеспечило возможность детального анализа вибрационной прочности элементов лопаточного аппарата с повреждениями. Создана математическая модель повреждений с использованием конечных элементов, учитывающих сингулярный характер напряжений в устье трещины. Обоснована правомерность использования трехмерных сингулярных элементов в криволинейной системе координат. Показано, что трехмерные сингулярные элементы в криволинейной системе координат способны адекватно моделировать НДС в трещине с произвольным криволинейным фронтом и изменение напряжений по фронту трещины. Проведены исследования влияния трещины на собственные частоты, формы перемещений и распределение относительных напряжений при использовании обычных конечных 20-узловых элементов со сгущением сетки и при использовании сингулярных элементов в области трещины. Проанализированы закономерности изменения спектров частот, форм колебаний и распределения напряжений в лопатках при их повреждениях. Частоты как интегральные характеристики при появлении трещин изменяются слабо. Возникновение трещины следует ожидать в зонах локализации напряжений в лопатке, что позволяет предвидеть появление трещин и предотвратить его за счет малых изменений конструкции.