отчет о лр. Веретенникова, АД-17-2с, отчет о лр 2. Расчет циклической долговечности
 Скачать 33.68 Kb.
|
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Пермский национальный исследовательский политехнический университет Кафедра «Авиационные двигатели» Дисциплина: «Ресурсное проектирование авиационных двигателей и энергетических установок» Отчет к лабораторной работе №2 Тема: Расчет циклической долговечности Вариант № 3 Выполнили студент гр. АД-17-2с Веретенникова В.Д. Работа принята ____________________ Пермь 2022 Содержание1.Теоретическая часть 3 2.Практическая часть 4 2.1.Исходные данные 4 2.2.Ход работы 4 1. Теоретическая часть 3 2. Практическая часть 4 2.1. Исходные данные 4 2.2. Ход работы 4 2.3. Ответы на вопросы 5 3. Выводы 6 Теоретическая частьУсталость металлов – процесс постепенного накопления повреждений в металле под длительным воздействием повторных или повторнопеременных напряжений, приводящий к изменению свойств, образованию трещин, их развитию и разрушению. Способность материалов воспринимать эти напряжения без разрушения называется сопротивлением усталости или циклической прочностью. Циклические нагрузки, изменяющиеся по величине и напряжению, при которых работают большинство деталей в машиностроении, агрегатостроении и авиастроении, заметно снижают прочность и долговечность, так как при повторно-переменном напряжении металл разрушается от усталости. В качестве примеров можно привести противоположные по знаку напряжения, возникающие при вращении валов различных агрегатов и машин; при взлете и посадке самолета на рычаги шасси; при передвижении по неровной поверхности на рычаги подвески строительной техники и многие другие. Характерной особенностью такого разрушения является тот факт, что разрушение происходит при напряжениях меньших предела прочности, текучести и упругости. Опасность разрушения деталей машин при многократно повторяющейся нагрузке, наряду с которой решающее значение имеют различные факторы, особенно остро возникла в настоящее время, так как многократно увеличились скорости и частоты современной техники, появились новые материалы. Во-первых, с важностью проблемы усталостного разрушения ответственных металлических конструкций. Например, ресурс планера и двигателей современных самолетов связан с усталостной долговечностью и т.д. Второй причиной является то, что хрупкому разрушению металлических конструкций на практике часто предшествует подрастание усталостной трещины, что существенно снижает несущую способность. В-третьих, использование подходов механики разрушения позволило в последнее время достигнуть значительных успехов в оценке и прогнозировании трещиностойкости и долговечности металлических материалов и конструкций. В-четвертых, методы испытаний на усталость и циклическую трещиностойкость, так же, как и методы определения ударной вязкости, оказались чувствительными к структурному состоянию материала. Поэтому явлению усталостного разрушения присуща периодичность и стадийность процесса (будет рассмотрено ниже по тексту), характеризующаяся вполне определенными структурными и фазовыми изменениями. В течение последнего времени были выполнены многочисленные исследования по проблеме усталости. Они были обусловлены необходимостью получения информации для проектирования инженерных конструкций во избежание усталостных разрушений, а также научным интересом к пониманию феномена усталости. Более того, существенный прогресс стал возможным благодаря фундаментальному развитию техники выполнения вычислений, экспериментов и измерений. Важными стимулами проведения исследований также стали катастрофические аварии по причине усталости, сопровождаемые часто человеческими жертвами и значительными материальными потерями. Практическая частьИсходные данныеТаблица 1. Параметры нагруженности в полетном цикле №1 (ПЦ №1, pi=0,2)
Таблица 2. Параметры нагруженности в полетном цикле №1 (ПЦ №1, pi=0,8)
Ход работыБыли рассчитаны разности компонент тензора напряжений между разгруженным и нагруженным состоянием детали. Результаты приведены в таблице 3. Таблица 3.
Затем были определены общие повреждаемости в рамках цикла по следующей формуле:  Также согласно заданным температурам цикла и свойствам материалов (см. приложение А), были определены модули упругости Е и коэффициенты поперечного сужения ψ. В предположении, что для данной задачи действительна линейная зависимость деформаций от величины напряжений, была использована следующая формула для вычисления деформаций в каждом ПЦ.  Далее расчет количества циклов был выполнен по следующей эмпирической зависимости:  , где – константа материала, определяемая согласно величине относительного поперечного сужения материала  ; показатель степени m=3.Далее определяется повреждаемость детали в течение ПЦ:  Чтобы определить повреждаемость для общего полетного цикла, повреждаемости отдельных ПЦ суммируются с учетом весовых коэффициентов, присущих тому или иному циклу в зависимости от значимости вклада того или иного ПЦ в общий. В данной работе выражение для вычисления общей повреждаемости имеет следующий вид:  Далее на основе полученной общей повреждаемости вычисляется общее число циклов. Результаты расчетов внесены в таблицу 4. Таблица 4.
Ответы на вопросы Как спроектировать деталь без концентраторов напряжений? Если устранить концентраторы напряжений полностью невозможно, то следует заменять сильные концентраторы умеренно действующими. Например, резьбовые отверстия, принадлежащие к числу наиболее сильных концентраторов, целесообразно заменять гладкими отверстиями, отрицательный эффект которых меньше и может быть ослаблен рядом мер. Концентраторы следует удалять из наиболее напряженных участков детали и переносить, если это допускает конструкция, в зоны наименьших напряжений. С целью уменьшения номинальных напряжений целесообразно увеличивать сечения детали на участках расположения концентраторов. Чем может быть опасен крейсерский режим с точки зрения деталей, ведь напряжения на нем значительно ниже, чем при взлете и наборе высоты. На крейсерском режиме двигатель работает большую часть времени, примерно 80-90% от всего времени работы, в связи с эти больший износ деталей происходит именно при крейсерском режиме. Предположим, что ресурс детали -15000 циклов, а длительность ПЦ – 2 часа. Распределение наработки по температуре воздуха: 50% при МСА и 50% при МСА+15, по состоянию двигателя: 40% - «ухудшенный» двигатель, 60% - «новый» двигатель. Сколько часов проработает деталь в условиях «нового» двигателя при МСА+15? Наработка детали составит 15000*2=30000 часов. При этом в условиях МСА+15 деталь проработает 50% времени, что составит 15000 часов. Из них 60% в состоянии «новый» двигатель, что составит 9000 часов. Таким образом, деталь в условиях «нового» двигателя при МСА+15 проработает 9000 часов. Какой анализ нужно провести, чтобы вынести решение о пригодности сплава для изготовления дисков компрессора ГТД? Для оценки несущей способности дисков компрессоров газотурбинных двигателей (ГТД) проводят разгонные испытания. Анализ разгонных испытаний дисков из алюминиевых и титановых сплавов в ряде случаев показывает существенное различие расчётных и экспериментальных разрушающих частот вращения. Какие факторы влияют на долговечность деталей? Различные режимы работы, атмосферные условия и эксплуатационная наработка. Выводы В ходе данной лабораторной работы была вычислена циклическая долговечность деталей ГТД, равная 176955 циклов. Вычисления проводились с учетом повреждаемости, возникающей в течение общего полетного цикла. |
)
)
)
