Моделирование нагревание, неупругого деформирования и термоусталостного разрушения жаропрочных суперсплавов для проектирования ответственных деталей в авиастроении

Жаропрочные никелевые сплавы широко используются в качестве конструкционных материалов для наиболее ответственных деталей газотурбинных двигателей (ГТД) в авиастроении, рабочих лопаток. Жаропрочные никелевые сплавы структурно состоят из твердого раствора на основе никеля (γ-фаза) и упрочняющей 𝛾′- фазы. Одним из самых опасных повреждений лопаток в процессе эксплуатации являются термоусталостные трещины, появляющиеся в результате многократной смены температур. Термоусталостная прочность монокристаллических и поликристаллических материалов с зависимостью свойств от температуры требует детального изучения. Для исследования термоусталостной прочности в НПО ЦКТИ разработана установка, на которой проводятся эксперименты с использованием плоских (корсетных) образцов. Научно-исследовательский проект посвящен исследованию возможности прогнозирования термоусталостного разрушения монокристаллических сплавов на основе связанного термо-электро-механического конечно-элементного моделирования с использованием деформационного критерия и микромеханических моделей неупругого деформирования. Анализируются представленные результаты моделирования теплового и напряженно-деформированного состояния монокристаллических корсетных образцов под действием циклического нагрева и охлаждения. Вводится упрощенная аналитическая аппроксимация для описания эволюции во времени температурного поля в корсетном образце. Сравнение результатов моделирования и аналитической аппроксимации с экспериментальными данными для различных монокристаллических жаропрочных никелевых сплавов демонстрирует хорошую точность в предсказании числа циклов до образования магистральной трещины. В заключительном этапе анализируется влияние значений максимальной/минимальной температуры в цикле и влияние времени выдержки на число циклов до образования магистральной трещины. Анализ выполняется путем учета внутренней структуры сплава, микромеханических моделей вязко-упруго-пластического деформирования и применением деформационного критерия разрушения. Вводится аналитическая аппроксимация для влияния времени выдержки на термоусталостную прочность сплавов. Анализ сравнения расчетных данных с экспериментальными данными показывает, что конечно-элементное моделирование и аналитические аппроксимации вместе с деформационным критерием можно использовать для предсказания термоусталостного разрушения жаропрочных никелевых сплавов.

Энергетика
Исследования

Вуз: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет (ФГБОУ ВПО «СПбГПУ»)

ID: 5ea5a7b0ca23590001c8e6d6
UUID: f42d78f0-69ff-0138-327b-0242ac180006
Язык: Русский
Опубликовано: около 1 года назад
Просмотры: 8

183.32

Артем Савиковский

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет (ФГБОУ ВПО «СПбГПУ»)


0

Комментировать 0

Рецензировать 0

Скачать - 2,2 МБ


Поделиться работой
Current View

Рецензии:

  Авторизуйтесь, чтобы добавить рецензию

- у работы пока нет рецензий -

Для лиц старше 18 лет