Анализ напряжений замковой части рабочих лопаток авиационных двигателей с конечно-элементным решением контактной задачи теории упругости


DOI: 10.34759/trd-2020-110-11

Авторы

Пущин Р. В.1*, Пыхалов А. А.1, 2**

1. Иркутский национальный исследовательский технический университет, ул. Лермонтова, 83, Иркутск, 664074, Россия
2. Иркутский государственный университет путей сообщения, ИрГУПС, ул. Чернышевского, 15, Иркутск, 664074, Россия

*e-mail: efiop@rambler.ru
**e-mail: pikhalov_aa@irgups.ru

Аннотация

В работе рассмотрен анализ напряженно-деформированного состояния (НДС) крепления рабочих лопаток(РЛ) компрессоров авиационных газотурбинных двигателей (ГТД). Исследование построено на основе метода конечных элементов (МКЭ) и решения контактной задачи теории упругости. В качестве примера рассмотрена конструкция РЛ с её креплением в диске трапециевидным замком (типа «Ласточкин хвост») при воздействии центробежной нагрузки. Конструкции деталей моделируются с использованием конечных элементов объемного НДС. Контактное сопряжение замка и диска моделируется с использованием специального контактного конечного элемента. Представленные в работе результаты показывают сложную картину изменений условий сопряжения на рабочих поверхностях замка. Результаты расчетов показаны в сравнении с результатами традиционных расчетов. Различие проявляет себя в виде уточнения величины мест концентрации напряжений при влиянии различных консруктивно-технологических факторов крепления РЛ трапециевидным замком. Таким образом, представленный в работе расчетный подход позволяет выявлять закономерности специфики влияния элементов крепления РЛ на работоспособность изделия.

Ключевые слова:

анализ, напряженно-деформированное состояние, метод конечных элементов, контактная задача, рабочие лопатки тубомашин

Библиографический список

  1. Хронин Д.В. Конструкция и проектирование авиационных газотурбинных двигателей. – М.: Машиностроение, 1989. – 565 с.

  2. Скубачевский Г.С. Авиационные ГТД, конструкция и расчет деталей. – М.: Машиностроение, 1981. – 552 с.

  3. Пыхалов А.А., Милов А.Е Динамика сборных роторов турбомашин с применением контактной задачи метода конечных элементов. – М: МАДИ, 2005. С. 57 – 65.

  4. Блох М.В., Оробинсткий А.В. О модификации метода конечных элементов для решения двумерных упругих и пластических контактных задач // Проблемы прочности. 1983. № 5. С. 21 – 27.

  5. Зенкевич О.С. Метод конечных элементов в технике. – М.: Мир, 1975. – 542 с.

  6. Борискин О.Ф., Барышникова О.О. Расчет колебаний рабочих колес турбомашин с учётом геометрической нелинейности // Авиационно-космическая техника и технология. 2001. № 23. С. 149 – 151.

  7. Богомолова Т.В., Мельников О.В. Применение ANSYS-FLUENT для прочностных расчетов рабочих лопаток последних ступеней турбин // Труды МАИ. 2013. № 66. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=40280

  8. Бормот Ю.Л., Павлова М.О. Численный анализ методом потенциала напряженного состояния при изгибе тел вращения // Проблемы машиностроения и надежности машин. 1991. № 6. С. 94 – 98.

  9. Кизеев И.С., Кожемяко П.Г., Эзрохи Ю.А. Расчетно-экспериментальное исследование влияния отборов воздуха из промежуточной ступени компрессора на его характеристики // Труды МАИ. 2018. № 103. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=100651

  10. Нагина Е.Л. К решению контактных задач методом конечных элементов // Машиноведение. 1978. № 5. С. 87 – 92.

  11. Говоров А.А., Мартиросов М.И. Автоколебательные процессы лопаток компрессора авиационного двигателя // Труды МАИ. 2012. № 59. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=34985

  12. Ковалевская А.Е. Расчет лопаток на прочность. Конструкция и проектирование ВРД. – М.: МАИ, 1972. – 24 с.

  13. Мандель B.C. Предельные нагрузки и расчет на прочность элементов ротора турбомашины. – М.: Машиностроение, 1972. – 113 с.

  14. Шабров Н.Н. Метод конечных элементов в расчетах деталей тепловых двигателей. – Л.: Машиностроение, 1983. – 212 с.

  15. Хазанов Х.С., Савельев Л.М. Метод конечных элементов в приложении к задачам строительной механики и теории упругости. – Куйбышев: КуАИ, 1975. – 128 с.

  16. Пыхалов А.А. Контактная задача статического и динамического анализа сборных роторов турбомашин: дисс. д. техн. наук, Москва, МАИ, 2006. – 428 с.

  17. Цвик Л.Б. О невязках сопряжения перемещений и напряжений в задачах о сопряжении и контакте упругих тел // Доклады АН СССР. 1983. Т. 268. № 3. С. 570 – 574.

  18. Цвик Л.Б., Зеньков Е.В., Пыхалов А.А. Влияние геометрических параметров плоскоцилиндрических образцов с концентраторами напряжений на вид их напряженно-деформированного состояния // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2011. № 3(31). С.35 – 41.

  19. Александров В.М., Чебаков М.И. Аналитические методы в контактных задачах теории упругости. – М.: Физматлит, 2004. – 304 с.

  20. Авдонин А.С., Фигуровский В.И. Расчет на прочность летательных аппаратов. – М.: Машиностроение, 1985. – 439 с.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход