Features of modeling of stress in vinicity of crack tip at vibrations of turbomashine blading
On the base of 3D finite elements models of compressor blade with damages his vibration state is investigated. The modeling of objects was spent on the basis of the three-dimensional approach of a finite elements method with the use of the special singular finite elements that account for the stress...
Збережено в:
| Дата: | 2014 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Journal of Mechanical Engineering
2014
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/31405 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Journal of Mechanical Engineering |
Репозитарії
Journal of Mechanical Engineering| id |
journalsuranuajme-article-31405 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Journal of Mechanical Engineering |
| collection |
OJS |
| language |
Russian |
| topic |
blades damages singular finite elements vibrations characteristics modes of vibrations stress localization finite element method УДК 539.3 рабочие лопатки повреждения специальные конечные элементы вибрационные характеристики локализация напряжений метод конечных элементов УДК 539.3 робочі лопатки пошкодження спеціальні скінченні елементи вібраційні характеристики локалізація напружень метод скінченних елементів УДК 539.3 |
| spellingShingle |
blades damages singular finite elements vibrations characteristics modes of vibrations stress localization finite element method УДК 539.3 рабочие лопатки повреждения специальные конечные элементы вибрационные характеристики локализация напряжений метод конечных элементов УДК 539.3 робочі лопатки пошкодження спеціальні скінченні елементи вібраційні характеристики локалізація напружень метод скінченних елементів УДК 539.3 Чугай, А. М. Features of modeling of stress in vinicity of crack tip at vibrations of turbomashine blading |
| topic_facet |
blades damages singular finite elements vibrations characteristics modes of vibrations stress localization finite element method УДК 539.3 рабочие лопатки повреждения специальные конечные элементы вибрационные характеристики локализация напряжений метод конечных элементов УДК 539.3 робочі лопатки пошкодження спеціальні скінченні елементи вібраційні характеристики локалізація напружень метод скінченних елементів УДК 539.3 |
| format |
Article |
| author |
Чугай, А. М. |
| author_facet |
Чугай, А. М. |
| author_sort |
Чугай, А. М. |
| title |
Features of modeling of stress in vinicity of crack tip at vibrations of turbomashine blading |
| title_short |
Features of modeling of stress in vinicity of crack tip at vibrations of turbomashine blading |
| title_full |
Features of modeling of stress in vinicity of crack tip at vibrations of turbomashine blading |
| title_fullStr |
Features of modeling of stress in vinicity of crack tip at vibrations of turbomashine blading |
| title_full_unstemmed |
Features of modeling of stress in vinicity of crack tip at vibrations of turbomashine blading |
| title_sort |
features of modeling of stress in vinicity of crack tip at vibrations of turbomashine blading |
| title_alt |
Особенности моделирования напряжений в окрестности вершины трещины при колебаниях лопаточного аппарата турбомашин |
| description |
On the base of 3D finite elements models of compressor blade with damages his vibration state is investigated. The modeling of objects was spent on the basis of the three-dimensional approach of a finite elements method with the use of the special singular finite elements that account for the stress localization affect in the crack apex. Using 3D finite-element models allowed for in-depth analysis of the vibration strength of elements of blading with damages.Various crack lengths were created using a three-dimensional finite element model with the 3D prismatic quarter-point isoparametric elements and 20-node isoparametric elements to calculate the natural frequencies and mode shapes of the rotor blades.The natural frequencies obtained using the 3D, prismatic, quarter-point, isoparametric element model were lower. But the main difference was seen in the modal stresses of the crack region.A higher stress gradient in the crack region was observed when singularity, quarter-point elements were used. Maximal stress was noted in the crack front, from where the crack spread. Using a singularity, quarter-point element mesh in the crack region reduced the total number of degrees of freedom in the model. |
| publisher |
Journal of Mechanical Engineering |
| publishDate |
2014 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/31405 |
| work_keys_str_mv |
AT čugajam featuresofmodelingofstressinvinicityofcracktipatvibrationsofturbomashineblading AT čugajam osobennostimodelirovaniânaprâženijvokrestnostiveršinytreŝinyprikolebaniâhlopatočnogoapparataturbomašin |
| first_indexed |
2024-06-01T14:42:34Z |
| last_indexed |
2024-06-01T14:42:34Z |
| _version_ |
1800670234705657856 |
| spelling |
journalsuranuajme-article-314052015-04-01T16:14:56Z Features of modeling of stress in vinicity of crack tip at vibrations of turbomashine blading Особенности моделирования напряжений в окрестности вершины трещины при колебаниях лопаточного аппарата турбомашин Чугай, А. М. blades damages singular finite elements vibrations characteristics modes of vibrations stress localization finite element method УДК 539.3 рабочие лопатки повреждения специальные конечные элементы вибрационные характеристики локализация напряжений метод конечных элементов УДК 539.3 робочі лопатки пошкодження спеціальні скінченні елементи вібраційні характеристики локалізація напружень метод скінченних елементів УДК 539.3 On the base of 3D finite elements models of compressor blade with damages his vibration state is investigated. The modeling of objects was spent on the basis of the three-dimensional approach of a finite elements method with the use of the special singular finite elements that account for the stress localization affect in the crack apex. Using 3D finite-element models allowed for in-depth analysis of the vibration strength of elements of blading with damages.Various crack lengths were created using a three-dimensional finite element model with the 3D prismatic quarter-point isoparametric elements and 20-node isoparametric elements to calculate the natural frequencies and mode shapes of the rotor blades.The natural frequencies obtained using the 3D, prismatic, quarter-point, isoparametric element model were lower. But the main difference was seen in the modal stresses of the crack region.A higher stress gradient in the crack region was observed when singularity, quarter-point elements were used. Maximal stress was noted in the crack front, from where the crack spread. Using a singularity, quarter-point element mesh in the crack region reduced the total number of degrees of freedom in the model. 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. Досліджується вібраційний стан лопаткового апарата турбомашин з пошкодженнями. Моделювання об'єктів проводилося на підставі тривимірного підходу методу скінченних елементів з використанням спеціальних сингулярних скінченних елементів, що відображають особливості напружено-деформованого стану в околі вершини тріщини. Використання тривимірних скінченноелементних моделей забезпечило можливість детального аналізу вібраційної міцності елементів лопаткового апарата з пошкодженнями. Journal of Mechanical Engineering Проблемы машиностроения Проблеми машинобудування 2014-11-28 Article Article application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/31405 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 17 No. 3 (2014); 52-56 Проблемы машиностроения; Том 17 № 3 (2014); 52-56 Проблеми машинобудування; Том 17 № 3 (2014); 52-56 2709-2992 2709-2984 ru https://journals.uran.ua/jme/article/view/31405/36454 Copyright (c) 2015 А. М. Чугай https://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |